Đề tài Đánh giá điều kiện địa chất công trình khách sạn Hoàng Gia - Phường Phương Lâm - thành phố Hòa Bình ở giai đoạn thiết kế cơ sở.Thiết kế phương án khảo sát địa chất công trình phục vụ cho thiết kế kỹ thuật công trình trên.Thời gian thi công phương á

Mở đầu Hiện nay cùng với sự phát triển mạnh mẽ của cả nước,Hòa Bình cũng là một tỉnh có tốc độ phát triển cao.Nổi tiếng với công trình thủy điện quốc gia- thủy điện Hòa Bình đã kéo theo sự phát triển vượt bậc của ngành công nghiệp không khói ở Hòa Bình.Đã có rất nhiều lượt người lên với Hòa Bình, vì vậy đòi hỏi tỉnh Hòa Bình phải tổ chức bố trí xây dựng cơ sở hạ tầng phục vụ cho người dân của tỉnh cũng như du khác đến với Hòa Bình một cách chu đáo nhất. Do đó việc xây dựng khách sạn Hoàng Gia là một yêu cầu cấp thiết nhằm phục vụ cho tình hình mới của tỉnh Hòa Bình. Sau khi kết thúc đợt thực tập tốt nghiệp tại phòng địa chất-tổng công ty đường bộ Việt Nam. Với những tài liệu thu thập được trong quá trình thực tập,tôi được thầy hướng dẫn và bộ môn giao cho đề tài tốt nghiệp có nội dung như sau:”Đánh giá điều kiện địa chất công trình khác sạn Hoàng Gia-phường Phương Lâm-thành phố Hòa Bình ở giai đoạn thiết kế cơ sở.Thiết kế phương án khảo sát địa chất công trình phục vụ cho thiết kế kỹ thuật công trình trên.Thời gian thi công phương án là 1 tháng”. Với sự nỗ lực của bản thân cùng với sự hướng dẫn, giúp đỡ tận tình của thầy giáo hướng dẫn-thầy giáo Nguyễn Văn Phóng và các thầy cô giáo trong bộ môn, sau gần 3 tháng tôi đã hoàn thành đồ án của mình với nội dung như sau: Mở đầu Phần I: Phần chung và chuyên môn Chương I: Đặc điểm địa lý tự nhiên khu vực nghiên cứu. Chương II: Đánh giá điều kiện địa chất khu vực xây dựng. Chương III: Các vấn đề địa chất công trình. Phần II: Thiết kế và tổ chức thi công Chương I: Thiết kế các phương án khảo sát Chương II: Tổ chức sản xuất và dự toán chi phí khảo sát. Kết luận. Ngoài ra còn có các phụ lục kèm theo: Bản đồ địa chất và khoáng sản vùng Hoà Bình tỷ lệ 1/25000 Mặt cắt địa chất công trình. Bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất đá. Bình đồ bố trí công trình khảo sát ĐCCT tỷ lệ thích hợp. Tuy đã hoàn thành đồ án đúng thời hạn cho phép, nhưng do kiến thức của bản thân còn hạn chế và thiếu kinh nghiệm thực tế nên không thể tránh được những sai xót trong khi làm đồ án. Tôi rất mong được sự nhận xét đánh giá của các thầy cô giáo trong bộ môn và các bạn sinh viên. Phần I Phần chung và chuyên môn Chương I: Đặc điểm địa lý tự nhiên khu vực nghiên cứu 1.1 Vị trí địa lý Nằm trong địa phận địa phận tỉnh hoà Bình tại vị trí trung tâm thị xã thẳng đường trục quốc lộ sáu, trên trục đường Cù Chính Lan thuộc phường Phương Lâm. Thành phố Hòa Bình là đô thị miền núi, cách thủ đô Hà Nội 75km về phía tây. Có tọa độ địa lý: 20o45’49’’ – 20o51’15’’ vĩ độ bắc 105o18’27’’ – 105o21’54’’ độ kinh đông Phía Bắc giáp tỉnh Vĩnh Phú và tỉnh Hà Tây Phía Tây giáp tỉnh Sơn La Phía Đông giáp tỉnh Hà Tây và tỉnh Nam Hà Phía Nam giáp tỉnh Ninh Bình và tỉnh Thanh Hóa 1.2 Đặc điểm địa hình Thành phố Hòa Bình có địa hình đa dạng núi cao xen kẽ đồng bằng ven sông.Bờ phải sông Đà tương đối bằng phẳng, dốc 5-10%, núi có độ cao từ 100m-200m. Bờ trái sông Đà có độ dốc 3-4%, núi cao dốc 10% có đỉnh cao tới 573m. 1.3 Khí hậu Thuộc khí hậu nhiệt đới gió mùa và ảnh hưởng nhiều của địa hình. Nhiệt độ trung bình nhiều năm là 20,09oC, tập trung vào các tháng 4,5,6 trong năm, nhiệt độ cao nhất nhiều năm là 41,2oC vào tháng5/1994. Nhiệt độ thấp nhất nhiều năm vào các tháng 11,12,1 trong năm và thấp nhất nhiều năm là 6,6oC vào tháng 1/1993.Độ ẩm trung bình nhiều năm là 84,01%, cao nhất là 89% vào tháng 8/1995, thấp nhất là 30% vào tháng 3/1993. Tổng lượng bốc hơi và lượng mưa Năm Lượng bốc hơi(mm) Lượng mưa(mm) Ghi chú 1990 799 1856.3 1991 739,9 1085,2 1992 779,8 1491,5 1993 771,1 1783,0 1994 653,6 2323,6 1995 776,6 1434,5 1996 834,4 2379,4 1997 917,4 2001,6 783,98 1794,39 Tổng lượng bốc hơi nhỏ nhất là 653,60mm(1994), cao nhất là 917,4mm( 1997) trung bình nhiều năm là 783,98mm, tổng lượng mưa nhỏ nhất là 1085,2mm vào năm 1991 và lớn nhất là 2379.4mm(1996), trung bình nhiều năm là 1794,39mm Hướng gió chính là hướng bắc nam, mùa hè thường là đông nam-tây nam. Mùa đông là tây bắc-bắc. Tốc độ gió trung bình 0,7-1,2m/s tốc độ gió lớn nhất là 20m/s. 1.4 Dân cư kinh tế Thị xã Hòa Bình có lịch sử phát triển lâu đời, đã qua nhiều thay đổi về tính chất quy mô, tuy thành lập lâu nhưng đến năm 1945 thị xã có 1480 người, thị xã thời đó chỉ có 1 trạm phát điện nhỏ, một nhà máy nước 16m3/h và một chiếc cầu nhỏ. Năm 1954, thị xã phát triển trên bờ phải sông Đà, năm 1975 chính phủ quyết định xây dựng công trình thủy điên Hòa Bình. Từ năm 1976-1988 công trình thủy điện Hòa Bình phát triển các công trình kiến trúc và cơ sở hạ tầng được xây dựng ở bờ trái sông Đà. Đến nay 4 tổ máy đi vào hoạt động bờ phải sông Đà ngày càng đông đúc. Năm 1991 thị xã Hòa Bình lại trở thành tỉnh lỵ và hiện đang được xây dựng và phát triển.Dân số hiện nay là 88.757 người trong đó nội thị là 68.323 và ngoại thị là 18.550 người có 10 dân tộc cùng chung sống. Diện tích toàn thị xã là 13.343,8 ha với mật độ 65 người/km2 gồm 6 phường và 7 xã. Trên địa bàn thị xã nổi tiếng có công trình thủy điện sông Đà đã sản xuất 10.000kw điện cung cấp cho mọi miền đất nước. Thời gian đã qua hình thành nhiều xí nghiệp lớn phục vụ xây dựng thủy điện Hòa Bình. Đó là những xí nghiệp có công suất lớn với thiết bị hiện đại tập trung ở bờ trái từ khu vực suối Đuông đến suối Chi có các xí nghiệp ôtô 500 xe, trung tâm cơ khí, các nhà máy bê tông và các cơ sở nghiên cứu sàng đá, cơ khí, sửa chữa công trình xí nghiệp gỗ, cơ sở năng lượng,nhà máy sửa chữa ôtô 3/2 chủ yếu sửa chữa máy tuốt lúa, máy nghiền, nhà máy phân lân, xưởng chế biến gỗ Hóc Dân công suất 2000m3/ngày, nay còn 550m3/ngày. Các xí nghiệp tiểu thủ công nghiệp: Dược, mì sợi, phôtpho,gỗ, cốt ép mì Các công trình văn hóa thể dục thể thao: Nhà văn hóa nằm tại trung tâm bờ phải, nhà hát ngoài trời được đặt trên bờ trái. Ngoài ra còn một số công trình văn hóa khác như rạp chiếu bóng, câu lạc bộ thiếu nhi, Nhà bảo tàng văn hóa dân tộc Mường đang được xây dựng dưới chân đồi ông Tượng. Có 4 trường phổ thông trung học, bệnh viện tỉnh có 350 giường bệnh. 1.5 Giao thông vận tải Đô thị Hòa Bình có hệ thống giao thông khá thuận lợi Đường quốc lộ 6A: Hà Nội đi Hòa Bình - Sơn La - Lai Châu. Đường 12A, 12B là đường cấp 5 miền núi. Đường thủy: Vận chuyển đường thủy trên sông Đà gồm 2 bến tầu thủy ở Cầu Trắng và Bích Hạ.Ngoài ra trong thị xã còn rất nhiều đường phố. 1.6 Hướng phát triển dân cư kinh tế của đô thị Sau khi hoàn thành xây dựng nhà máy thủy điện các xí nghiệp phụ trợ xây dựng thủy điện sẽ chuyển hướng sản xuất theo yêu cầu chức năng mới. Công nghiệp: Bờ trái dùng cho công nghiệp vẫn giữ nguyên không mở rộng thêm. Khi cần phát triển công nghiệp nghiên cứu bố trí các khu công nghiệp xen kẽ vào các khu nông nghiệp hiện đang có.Các xí nghiệp cơ khí, sửa chữa chuyển hướng sản xuất các mặt hàng xuất khẩu vào công cụ sản xuất. Các xí nghiệp công nghiệp địa phương tận dụng các cơ sở sẵn có giữ nguyên như cũ trong khu nhà ở. Công nghiệp chế biến thủy sản bố trí gắn liền với bến cảng hồ thủy điện. Nhà ở: Bên bờ phải hoàn chỉnh các khu ở trong các trong các phường Quỳnh Lâm,Chăm Mát.Tạo các nhà ở mới do mở đường mỏ sét. Bên bờ trái cần hoàn thành các khu nhà ở có sẵn, xây thêm một số nhà ở trục đường Thịnh Lang. Trung tâm đô thị chạy dài trên trục đường 6, các công trình văn hóa thể dục thể thao như câu lạc bộ, bể bơi, sân vận động, nhà hát cần kết hợp thành một quần thể kiến trúc liên kết với công việc ở mỏ sét. Thị xã Hòa Bình có tiềm năng về du lịch nghỉ mát nếu khu khác sạn chuyên gia có thẻ chuyển thành khách sạn du lịch, an dưỡng, ghỉ mát. Giao thông: Chủ yếu vẫn là đường quốc lộ 6, ngoài ra còn đường qua mỏ sét đã được khảo sát và chuẩn bị xây dựng. Cấp nước: Bờ phải lưu lượng 15.000m3/ng trong đó 12.000m3/ngđ nước hồ và 3.000m3/ngđ nước ngầm. Bờ trái 13.000m3/ngđ trong đó 7.000m3/ngđ và 6.000m3/ngđ nước ngầm. 1.7 Tài nguyên thiên nhiên 1. Tổng diện tích đất tự nhiên toàn tỉnh là 4.662 km2, đất có rừng trên 173 ngàn ha, chiếm 37% diện tích , đất nông nghiệp trên 65 ngan ha, chiếm 14 % diện tích. Đất chưa sử dụng trên 170 ngan ha. Với những tiềm năng đó, trong tương lai, Hòa Bình có thể phát triển mạnh mẽ nền sản xuất nông, lâm nghiệp và công nghiệp chế biến nông lâm sản. Hòa Bình có các loại khoáng sản phong phú với trữ lượng lớn và vừa, có thể khai thác để phát triển công nghiệp và xây dựng như đá granit, đá vôi, than đá, sét, cao lanh, vàng, sắt , nước khoáng… 2. Tài nguyên rừng Năm 2003, độ che phủ rừng của tỉnh đạt 41%, tương đương 194.308 ha, trong đó: rừng tự nhiên 16.477 ha, rừng trồng 47.831 ha. Sản lượng gỗ cây đứng là 3,3 triệu m3, bao gồm rừng tự nhiên 2,1 triệu m3, rừng trồng 1,2 triệu m3.Có 192 triệu cây tre nứa. 3. Tài nguyên khoáng sản Hòa Bình có nhiều loại khoáng sản, trong đó một số loại đã được khai thác như: amiăng, than, nước khoáng, đá vôi…Đáng lưu ý nhất là đá, nước khoáng, đất sét có trữ lượng lớn. Đá gabrodiaba trữ lượng 2,2 triệu m3; đá granit trữ lượng 8,1 triệu m3; đặc biệt đá vôi có trữ lượng rất lớn trên 700 triệu tấn, đang được sản xuất phục vụ xây dựng các công trình giao thông, thủy lợi, xây dựng cơ bản…Ngoài ra, than đá có 6 mỏ nhỏ và 2 điểm khai thác than ở các huyện Kim Bôi, Lạc Thủy, Yên Thủy, Lạc Sơn, Đà Bắc, Kỳ Sơn, tổng trữ lượng cấp C1 là 982.000 tấn. Đôllômit, barit, cao lanh cũng có trữ lượng lớn, trong đó có 1 số mỏ còn chưa được xác định rõ về trữ lượng. Sét phân bố ở vùng thấp, có rải rác trong tỉnh, trữ lượng ước tính 8-10 triệu m3. Tài nguyên quý của tình Hòa Bình là nước khoáng, chủ yếu phân bố ở 2 huyện Km BôI, Lạc Sơn. Ngoài ra, kho tài nguyên khoáng sản của tỉnh còn rất nhiều mỏ đa kim như: vàngm đồng, chì, kẽm, thủy ngân, antimon,pyrit, photphorit… 1.8 Cấu trúc địa chất khu vực: I.8.1 Đặc điểm trầm tích đệ tứ Các trầm tích hệ đệ tứ phân bố trên diện tích khá rộng lớn, khoản 14km2, tạo lên một thung lũng kéo dài phương kinh tuyến, chiều dài 12km, nơi rộng nhất ở thị xã Hòa Bình khoảng 3km. Các trầm tích này có nguồn gốc sông-hồ với đặc điểm chung là thay đổi không có quy luật về cấu tạo, bề dày và thành phần tích tụ. Dựa vào đặc điểm thạch học và cấu tạo, các thành tạo và trầm tích đệ tứ ở vùng đô thị Hòa Bình có thể được chia thành các phân vị địa tầng và mô tả cụ thể dưới đây: Thống Pleistocen dưới(QI) Trầm tích sông Pleistocen sớm(aQI?) Trầm tích Pleistocen sớm trong diện tích vùng nghiên cứu không lộ, chỉ gặp trong lỗ khoan HB.1, cạnh mỏ sét Quỳnh Lâm, đoạn tự 45,6m ữ 57,0m dày >11,4m. Lỗ khoan HB.1 khoan tới 57,0m vẫn chưa tới đá gốc. Trầm tích Pleistocen sớm gồm: Cuội đa khoáng, khá tròn cạnh. Thành phần thạch học của cuội tảng là cuội thạch anh, cuội cát kết, cuội đá phun trào,…, cuội có kích thước từ 4ữ 6cm, cá biệt tới 10cm. Phần dưới cuội lẫn tảng tròn cạnh kích thước lớn, phần trên chủ yếu là cuội tròn. Tầng cuội có độ mài tròn chọn lọc tốt. Theo tài liệu địa vật lý, cho thấy tầng cuội này có giá trị điện trở suất khoảng 300Ωm. So sánh tầng cuội này với tầng cuội gặp trong hệ tầng Lệ Chi hoặc hệ tầng Thái Thụy ở đồng bằng Hà Nội cũng như ở trũng Tú Lệ(theo đề tài KT 01-07) có những nét tương đồng, song ở đây độ mài tròn tốt hơn nhiều. Mặt khác theo trật tự địa tầng trong lỗ khoan HB.1 tầng này nằm dưới tầng cuội có kích thước lớn có nhiều nét giống tầng cuội của hệ tầng Hà Nội. Nếu so sánh tầng cuội này với tầng cuội cótuổi Neogen gặp ở Trung Hà thì tầng cuội này bở rời hơn, không gắn kết như tầng cuội Neogen. Vì vậy, xếp chúng vào tuổi Pleistocen sớm và dấu hỏi.Ngoài ra,do chưa khoan tới đá gốc, nên trầm tích Pleistocen sớm cần phải được tiếp tục nghiên cứu. Trầm tích có nguồn gốc aluvi do tính chất mài tròn của cuội(a QI) Thống Pleistocen giữa-trên ( QII-III ) Hệ tầng Hà Nội( ap QII-III1hn)(?) Trầm tích thuộc hệ tầng Hà Nội không lộ, chỉ gặp ở lỗ khoan HB.1 từ độ sâu 28,6ữ45,6m dày 17m, lỗ khoan TV.2 từ độ sâu 16,2ữ45,0m dày 28,8m. Trầm tích Hà Nội ở đây gồm cuội tảng với thành phần đa khoáng có màu xám trắng, xám đen, trắng đục. Thành phần thạch học của cuội gồm thạch anh, sét kết, bột kết, cát kết và phun trào. Kích thước cuội lớn từ 10ữ15cm, cá biệt tới 20cm(HB.1) cuội sắc cạnh lẫn với cuội tròn cạnh. Độ mài tròn và độ chọn lọc kém, tầng cuội này có giá trị điện trở suất 300 Ωm. So sánh với các hệ tầng cuội của hệ tầng Hà Nội lộ ở đường Việt Nam – Cu Ba có nhiều điểm giống nhau. Mặt khác chúng khá khác biệt với tầng cuội nằm dưới chúng ở lỗ khoan HB.1. Vì vậy, chúng được xếp vào Pleistocen giữa – muộn phần thấp và được xem như là trầm tích của hệ tầng Hà Nội gặp ở đô thị Hòa Bình. Chúng có nguồn gốc aluvi – proluvi theo kết quả nghiên cứu của đề tài KT 01-07, tầng cuội sỏi này được thành tạo cùng với những cuội tảng gặp ở trũng Tú Lệ, trũng Điện Biên. Độ dày của hệ tầng Hà Nội ở đô thị Hòa Bình dao động từ 17,0 ữ 28,8m. Thống Pleistocen trên (Qm) Hệ tầng Vĩnh Phúc ( Qm2vp?)  Trầm tích hệ tầng Vĩnh Phúc gặp ở đô thị Hòa Bình trong các lố khoan HB.1, TV2 và TV20. Các thành tạo này còn lộ ở ven rìa trũng Quỳnh Lâm và ven rìa bên bờ phải sông Đà của đô thị Hòa Bình. Trầm tích có nguồn gốc aluvi – proluvi và aluvi. Trầm tích Pleistocen muộn có nguôn gốc aluvi – proluvi (ap Qm2) Trầm tích Pleistocen muộn có nguồn gốc aluvi – proluvi (ap Qm2) chủ yếu phân bố tại các vùng lộ nêu trên và ở lỗ khoan HB.1 gặp ở độ sâu từ 0,0 ữ 16,0m. Chúng gồm cát hạt thô đến trung, màu xám, cát thạch anh, đôi chỗ lẫn cuội sỏi kích thước nhỏ, đa khoáng. Phần trên gặp cát bột, bột và sét nâu loang lổ. Cát có độ mài tròn và chọn lọc trung bình. Độ dày trung bình dao động trong khoảng 5 ữ 10m. Trầm tích nguồn gốc aluvi Pleistocen muộn (Qm2) Trầm tích nguồn gốc aluvi Pleistocen muộn (Qm2) chủ yếu gặp trong các lỗ khoan như lỗ khoan HB.1 từ độ sâu 9,0 ữ 27,0m; lỗ khoan TV2 từ độ sâu 10,2 ữ 16,2m; lỗ khoan TV20 từ độ sâu 5,5 ữ 27,0m. Trầm tích gồm các hạt trung đến mịn màu xám phớt vàng. Thành phần đa khoáng, song cát thạch anh chiếm ưu thế đạt tới 90 ữ 97%. Cát có độ chọn lọc và mài tròn tốt. Ngoài cát còn gặp bột cát màu xám và sét loang lổ. Sét có độ dẻo và tương đối mịn, đôi chỗ trong sét lẫn các ổ cát hạt thô hoặc sạn nhỏ. Khi so sánh các thành tạo trầm tích Pleistocen muộn thuộc hệ tầng Vĩnh Phúc ở diện tích nghiên cứu với các thành tạo trầm tích Pleistocen muộn ở đồng bằng sông Hồng, trong các trũng Tú Lệ, Điện Biên, Sơn La…một nét đặc trưng là màu sắc loang lổ bị phong hóa nhẹ rất giống nhau. Mặt khác trong cấu trúc đều theo một trật tự từ thô ( cát) đến mịn ( bột, sét) của toàn tầng trầm tích của hệ tầng Vĩnh Phúc. Do đó, Mặt bằng mặt thường khi mô tả thạch học lỗ khoan cũng như ở vết lộ, xem xét so sánh với các vùng lân cận và theo các số liệu nghiên cứu của đề tài KT 01-07, chúng tôi xếp các thành tạo trầm tích của đô thị Hòa Bình vào tuổi Pleistocen muộn phần cao( Nguyễn Địch Dỹ – 1998). Thống Holocen ( QIV) Các thành tạo trầm tích Holocen ở đô thị Hòa Bình rất khó phân chia nhỏ, nên chúng được xếp vào Holocen không phân chia. Về nguồn gốc thành tạo, các trầm tích Holocen được thành tạo trong một bồn trũng kiểu giữa núi có quan hệ mật thiết với Holocenạt động của dòng sông Đà. Vì vậy, chúng có nguồn gốc aluvi – hồ và aluvi. Trầm tích aluvi – hồ Holocen không phân chia (al QIV) Trầm tích aluvi – hồ Holocen không phân chia (al QIV) phân bố chủ yếu trong phạm vi của trũng Quỳnh Lâm. Thành phần trầm tích gồm: sét màu xám , xám gụ nhạt, phớt xanh, phớt vàng, cát màu nâu xám, hạt mịn, hạt thô, phần trên màu xám phớt vàng, phần dưới màu xám đen, đôi chỗ có lẫn mùn thực vật, có lẫn ít sạn, sỏi nhỏ tròn cạnh. Theo tài liệu địa vật lý với thành phần trầm tích như trên giá trị điện trở suất thay đổi trong khoảng từ 10 ữ 150 Ωm. Theo trật tự địa tầng lỗ khoan TV2 thì bột, sét màu nâu sẫm lẫn rễ cây nằm trên cùng phủ trên các thành tạo trầm tích aluvi – hồ Holocen, bột, sét có nguồn gốc aluvi. Trong khi đó tại lỗ khoan HB.1 các thành tạo aluvi, hồ xen kẽ nhau không phân tách được. Bề dày của trầm tích aluvi – hồ Holocen không phân chia dao động trên dưới 10m. Trầm tích aluvi – Holocen không phân chia (al QIV): Trầm tích aluvi – Holocen không phân chia (al QIV) chủ yếu gặp ở ven rìa bờ sông Đà vùng đô thị Hòa Bình và ven trục đường quốc lộ 6 qua thị xã Hòa Bình. Thành phần trầm tích gồm: Cát hạt mịn màu xám đen, màu xám sáng, phớt vàng hoặc cát vàng, bột sét hoặc cát sét màu xám phớt vàng. Theo tài liệu địa vật lý với thành phần trầm tích nêu trên, giá trị điện trở suất thay đổi trong khoảng rộng từ 10 ữ 150 Ωm. Những trầm tích này là vật liệu chính tạo lên bãi bồi thấp,bãi bồi cao ở vùng ven rìa sông Đà trong diện tích điều tra địa chất đô thị. Bề dày dao động trong khoảng 5 ữ 10m. Trầm tích đệ tứ không phân chia (Q) Trên diện tích đô thị Hòa Bình, trầm tích đên tứ không phân chia gồm sét, cát, sạn, bột và ít mảnh vụn có nguồn gốc aluvi – deluvi, deluvi – proluvi, eluvi – deluvi, tập trung thể hiện nằm ngay trên phần đá gốc nên trầm tích đệ tứ không phân chia không đưa lên bản đồ. Độ dày dao động từ 1 ữ 6m. 1.8.2 Đặc điểm địa chất thủy văn Với mục đích nghiên cứu phục vu cho công tác khảo sát địa chất công trình, trong chương này chỉ đề cập đến phức hệ chứa nước trầm tích đệ tứ. Dựa vào thành phần thạch học, nguồn gốc thành tạo, mức độ phức tạp của đất đá, đặc điểm thủy lực và mức độ chứa nước, động thái nước dưới đất, tác giả phân chia ra các phân vị địa chất thủy văn theo quan điểm “ Dạng tồn tại của nước dưới đất”. 1.8.2.1 Các tầng chứa nước lỗ hổng 1.8.2.1.1 Tầng chứa nước lỗ hổng không áp Holocen (qh) Tầng có diện phân bố dọc theo sông Đà với diện tích chừng 2km2. Chiều dày tầng thay đổi từ 0,1 đến 15m, trung bình 8.02m. Đa phần tầng lộ trực tiếp trên mặt đất, đôi chỗ nằm dưới tầng sét dày 1 ữ 1,5m. Thành phần đất đá gồm: Cát, cát pha. Chiều sâu thế nằm mực nước từ 1,9 ữ 2,2m. Lưu lượng giếng từ 0,253 ữ 0,29 l/s. Đất đá có hệ số thấm cao từ 8,99 ữ 9,84 m/ng. Nước nhạt, tổng khoáng hóa 0,179 ữ 0,260 g/l, nước rất mềm đến mềm( tổng độ cứng từ 0,48 ữ 2.03 mg'/l). Kiểu bicacbonat canxi: Công thức Curlov có dạng: Hoặc clorua natri: Nguồn cung cấp là nước mưa, nước mặt và nước tưới, thoát ra sông hồ và bay hơi. 1.8.2.1.2 Tầng chứa nước lỗ hổng Pleistocen dưới – trên (qp) Phân bố rộng khắp trũng Hòa Bình và bị phủ bởi các đất đá không thấm nước hoặc thấm nước yếu. Thành phần thạch học chủ yếu là cát, cuội, sỏi, sạn, và tảng đá khoáng. Chiều sâu thế nằm đáy tầng từ 19 ữ 62,2m. Tầng có chiều dày thay đổi từ 8,0 ữ 47,6 m, trung bình là 27,2m. Tầng tương đối giàu nước, các lỗ khoan cho lưu lượng từ 1,51 ữ 16,8 l/s. Các lỗ khoan có tỷ lưu lượng > 3 l/sm, đạt 67% ( 2LK) tỷ lưu lượng < 1 l/sm, đạt 33% ( 1 LK) Chiều sâu thế nằm mực nước từ 2,96 ữ 4,0m. Nước tàng trữ và hoạt động trong tầng thuộc loại siêu nhạt đến nhạt ( tổng khoáng hóa 0,08 ữ 0,486 g/l), rất mềm đến cứng ( tổng độ cứng từ 0,450 ữ 4.975 mg'/l. Chủ yếu có kiểu bicacbonat canxi – magie. Công thức Curlov có dạng: Hoặc bicacbonat natri : Nguồn cung cấp nước cho tầng là nước mưa, nước mặt, nước tầng qh và thoát ra sông, hồ, cung cấp cho tầng bên dưới, khai thác cho ăn uống sinh hoạt. 1.8.2.2 Các tầng chứa nước khe nứt 1.8.2.2.1 Tầng chứa nước khe nứt hệ tầng sông Bôi ( t2l-t3ksb) Tầng có diện phân bố ở phía đông đô thị với diện tích khoảng 8 km2. Thành phần đất đá gồm đá phiến sét, bột kết, cát kết, đá phiến sét màu xám xanh, xám đen, phần trên bị phong hóa nứt nẻ. Chiều dày tầng 600 ữ 800m. Kết quả hút nước thí nghiệm lỗ khoan HB2 cho lưu lượng 0,4 l/s, trị số hạ thấp mực nước 28,4 m; mực nước tĩnh 6,8m, tỷ lưu lượng lỗ khoan 0,018 l/ms. Nước nhạt thuộc kiểu bicacbonat canxi – magie, nước mềm( tổng độ cứng1,75 mg'/l) Công thức Curlov có dạng: Nước của tầng được cung cấp bởi nước mưa, nước mặt và nước của trầm tích đệ tứ và thoát ra sông, hồ, mạng xâm thực địa phương. 1.8.2.2.2 Tầng chứa nước khe nứt, khe nứt – karst hệ tầng Đồng Giao ( t2ađg) Tầng có diện phân bố khoảng 2km2 ở phía tây nam đô thị. Thành phần đất đá chứa nước chủ yếu là đá vôi, đá vôi phân lớp, đôi chỗ gặp đá sét vôi. Trong đá phát triển nhiều khe nứt, hang hốc karst với chiều rộng khe nứt từ 0,5 ữ 2cm. Trong tầng có nhiều điểm lộ nước với lưu lượng 1 ữ 15 l/s. Tầng thuộc loại tương đối giàu nước, lưu lượng lỗ khoan 1,51 ữ 2,53 l/s. Chiều sâu thế nằm mực nước từ +1,22 ữ 3,26m. Biên độ dao động mực nước trong năm từ 4,65 ữ 8,0m. Nước mềm đến cứng vừa( tổng độ cứng từ 2,1 ữ 4,125 mg'/l). Nước nhạt thuộc kiểu bicacbonat canxi – magie. Công thức Curlov có dạng: Hoặc bicacbonat canxi – natri – magie Nguồn cung cấp cho tầng là nước mưa, nước mặt và nước của tầng trên và thoát ra mạng xâm thực địa phương. 1.8.2.2.3 Tầng chứa nước khe nứt trong hệ tầng Việt Nam ( t1vn) Tầng chứa nước khe nứt trong hệ tầng Việt Nam. Phân bố rộng rãi trong vùng điều tra với diện tích 18km2. Thành phần đá gồm bazan poocpyrit, đá phun trào mafic. Đá có màu xám đen, xanh lục, cấu tạo khối. Phần trên đá phát triển nhiều khe nứt do phong hóa và hoạt động kiến tạo. Tầng thuộc loại giàu đến rất giàu nước. Lưu lượng các lỗ khoan thí nghiệm từ 4,7 ữ 8,53 l/s. Nước thuộc loại nhạt, bicacbonat canxi Công thức Curlov Hoặc bicacbonat canxi – magie : Nước mềm đến cứng vừa ( tổng độ cứng từ 2,44 ữ 6 mg'/l ). Nước sạch về phương diện vi sinh, đảm bảo cho ăn uống sinh hoạt. Nguồn cung cấp cho tầng là nước mưa, nước mặt và nước của tầng trên nó và thoát ra mạng xâm thực địa phương. 1.8.2.2.4 Tầng chứa nước khe nứt, khe nứt karst trong hệ tầng Bản Diệt ( h-pbd) Tầng chứa nước này phân bố ở phía tây, tây bắc vùng với diện tích khoảng 7 km2. Thành phần là đá vôi màu xám sáng, phân lớp xen các lớp mỏng bột kết, cát kết hạt nhỏ ở phần dưới, lên trên là đá vôi màu xám đen, xám sáng phân lớp dày, dạng khối. Trong đá phát triển nhiều khe nứt kiến tạo. Kết quả hút nước thí nghiệm cho lưu lượng 1,45 l/s, S = 17,4m; Ht = 2,17m; q = 0,18 l/sm. Nước nhạt cứng vừa ( tổng độ cứng 5,2 mg'/l). Có kiểu bicacbonat magie – canxi. Tầng thuộc loại tương đối giàu nước. Nguồn cung cấp là nước mưa, nước mặt và nước tầng trên, thoát ra mạng xâm thực địa phương. 1.8.2.2.5 Tầng chứa nước khe nứt, khe nứt karst hệ tầng Bản Páp ( d2bp) Tầng phân bố thành rải ở xóm rảnh, với diện tích 2,5 km2. Thành phần đất đá chứa nước là đá vôi dạng khối màu xám đen, xen các lớp đá vôi phân lớp. Chiều dày tầng 300 – 400m. Trong đá phát triển nhiều khe nứt hở với kích thước và độ sâu phát triển lớn. Tầng có khả năng chứa nước và lưu thông nước tốt, nước trong, không màu, không mùi, vị nhạt, tổng độ khoáng hóa 0,14 g/l. Nước có kiểu bicacbonat canxi – magie. Nguồn cung cấp cho tầng chủ yếu là nước mưa, nước mặt và thoát ra mạng xâm thực địa phương. 1.8.2.2.6 Tầng chứa nước khe nước hệ tầng Bản Nguồn ( d1bn) Hệ tầng Bản Nguồn phân bố ở xóm Mây và bản Khuôn với diện tích khoảng 2,5 km2. Thành phần đất đá gồm cát kết hạt nhỏ màu xám sáng, cát kết dạng quarzit xen các bột kết, phiến sét bị uốn nếp mạnh. Trong tầng phát triển nhiều khe nứt kiến tạo và phong hóa cơ học. Các điểm lộ gặp trong địa tầng này đều dưới dạng thấm rỉ với lưu lượng nhỏ 0,01- 0,04 l/s. Kết quả hút nước thí ngiệm cho Q = 0,31 l/s; S = 23,9m; Ht = 13,29m. Nước nhạt thuộc kiểu bicacbonat canxi – magie, nước cứng ( tổng độ cứng 6,1 mg'/l ). Công thức Curlov có dạng: Tầng được cung cấp bởi nước mưa, nước mặt và nước tầng trên, thóat ra mạng xâm thực địa phương. 1.8.2.3 Các thành tạo địa chất rất nghèo nước hoặc thực tế không chứa nước 1.8.2.3.1 Các trầm tích cách nước alQIV, apQIII2, aQIV3tb Thành phần là sét màu xám, xám gụ, phớt xanh mềm dẻo lẫn bột cát và sét bùn màu vàng. Chiều dày của chúng từ 1,5 ữ 18m. Diện phân bố 12km2 rộng khắp trũng Hòa Bình cả bờ phải và bờ trái sông Đà. 1.8.2.3.2 Trầm tích nghèo đến cách nước hệ tầng sông Mua ( D1sm) Diện tích tầng khoảng 0,2 km2 phân bố ở tây bắc xóm Mây. Thành phần thạch học gồm cát kết, đá vôi sét xen đá phiến sét, cát bột kết. Tầng có chiều dày 450 – 700m. Thế nằm chung của đất đá đều có hướng cắm đơn nghiêng về phía đông nam góc dốc 40 – 500. Phong hóa vỡ vụn hoặc nứt nẻ nhưng bị bịt kín 1.8.2.3.3 Đất đá nghèo đến cách nước phức hệ Kim Bôi (gT2l –T3ksb) Diện phân bố chừng 1km2 ở phía nam vùng nghiên cứu. Thành phần gồm granit biotit hạt nhỏ dạng poocphyr có màu xám, xám tối, cấu tạo khối. 1.8.2.3.4 Đất đá nghèo đến cách nước phức hệ Ba Vì ( dvT1bv) Lộ thành 2 khối nhỏ thuộc xóm Rành và xóm Mây với diện tích 0,5 ữ0,7 km2 Thành phần đất đá gồm diabas, gabro. Đá có màu xám cấu tạo khối. Chương II: đánh giá điều kiện địa chất công trình khu vực xây dựng 2.1 Cơ sở tài liệu Bản đồ địa chất và khoáng sản vùng đô thị Hòa Bình tỉ lệ 1:25000; Tài liệu khoan thăm dò của giai đoạn khảo sát sơ bộ; Mặt cắt ĐCCT của khu xây dựng được thành lập trong giai đoạn khảo sát sơ bộ; Mặt bằng của khu xây dựng. 2.2 Đặc điểm địa hình, địa mạo Khu đất xây dựng công trình “ Khách sạn Hoàng Gia ” nằm trên phạm vi khu đất thuộc Đường Cù Chính Lan- Phường Phương Lâm - Thành phố Hoà Bình. Mặt bằng hiện trạng có hướng dốc từ đường vào, nằm cạnh trục đường giao thông Cù Chính Lan. Đây là nơi rất thuận lợi cho việc tập kết vật liệu để thi công công trình sau này. Đây là một khu đất được san lấp khá bằng phẳng, cao độ chênh nhau không nhiều. Để đơn giản trong việc xác định độ sâu lớp đất, trong báo cáo này chúng tôi lấy cao độ miệng hố khoan theo cao độ giả định, định cao độ đó tại miệng hố khoan HK3 là cốt ± 0,00. 2.3 Địa tầng và tính chất cơ lý của các lớp đất đá Căn cứ vào kết quả thu thập được ở thực tế, kết hợp với kết quả thí nghiệm trong phòng, dựa vào tính chất của các lớp đất ta có thể phân chia cấu trúc nền đất từ trên xuống dưới thành 10 lớp đất ở độ sâu 32.5m và có thể tính được sức chịu tải quy ước( Ro) và môdul tổng biến dạng(Eo) như sau: Môdul tổng biến dạng Eo: Eo được tính theo công thức sau: Trong đó: eo – là hệ số rỗng ban đầu a1-2 – là hệ số nén lún ứng với cấp áp lực trong khoảng p = 1kg/cm2 và p = 2kg/cm2 β – là hệ số biến dạng ngang, được lấy như sau: β = 0,8 đối với cát β = 0,74 đối với cát pha β = 0,62 đối với sét pha β = 0,4 đối với sét mk – là hệ số chuyển đổi môđun tổng biến dạng trong phòng sang môđun tổng biến dạng bằng phương pháp tải trọng tĩnh ngoài hiện trường. Với đất có trạng thái từ dẻo chảy đến chảy thì mk = 1. Đất có trạng thái từ dẻo mềm đến cứng thì mk được xác định theo bảng sau: Loại đất mk ứng với e 0,45 0,55 0,65 0,75 0,85 0,95 1,05 Cát pha 4,0 4,0 3,5 3,0 2,0 - - Sét pha - 5,0 4,5 4,0 3,0 2,5 2,0 Sét - - 6,5 6,0 5,5 5,0 4,5 Sức chịu tải quy ước Ro: Ro được tính theo công thức sau: Ro = m.[( A.b + B.h).g + C.D] ( kG/cm2 ) Trong đó: m – là hệ số điều kiện làm việc; với đất yếu bão hòa nước lấy m< 1, còn trong các trường hợp khác lấy m = 1 A,B,D – là các hệ số được tra bảng phụ thuộc vào j,C b – là chiều rộng móng quy ước, lấy = 100 cm. h – là chiều sâu móng quy ước, lấy = 100 cm. g - là khối lượng thể tích tự nhiên của đất (kg/cm3) C – là lực dính của đất dưới đáy móng (kg/cm2) Đối với đất hạt thô ta có thể xác định Ro, Eo bằng cách tra theo tiêu chuẩn xây dựng 45 – 78. Từ đó có thể sơ bộ phân chia địa tầng và có các chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất đá như sau: 1. Lớp 1: Đất lấp, phía trên là nền bê tông, phía dưới gồm cát pha, sét pha lẫn gạch vỡ, đá dăm, trạng thái không ổn định. Lớp đất này xuất hiện ngay trên mặt công trình, đây là lớp sân được láng bê tông, bề dày lớp biến đổi từ 0.641.8m. Đây là lớp đất lấp không đồng nhất, thành phần là sét pha, cát pha lẫn gạch vỡ, đá dăm, màu xám đen, xám ghi… trạng thái không ổn định. Lớp này có độ lỗ rỗng lớn, không có ý nghĩa trong xây dựng nên chúng tôi không lấy mẫu đất ở lớp này. 2. Lớp 2: Cát pha màu nâu thẫm, nâu gụ, trạng thái dẻo. Lớp này gặp ở hố khoan (HK2) Bề dày lớp 2.2 m, Độ sâu mặt lớp 1.0m Độ sâu đáy lớp 3.2 m Thành phần chính của đất là cát, cát pha màu nâu thẫm, nâu gụ, trạng thái dẻo. Đây là lớp đất có cường độ chịu tải trung bình, khi khoan chúng tôi đã lấy mẫu để tiến hành thí nghiệm trong phòng, kết quả từng mẫu ghi trong phụ lục ĐC 03, giá trị đặc trưng của các chỉ tiêu như sau: STT Tên các chỉ tiêu Ký hiệu Đơn vị Giá trị 1 Thành phần hạt P % <0.005 5.5 0.01á 0.005 5.9 0.05 á 0.01 14.5 0.1 á 0.05 26.7 0.25 á 0.1 45.1 0.5 ữ 0.25 2.3 2 Độ ẩm tự nhiên W % 21.0 3 Khối lượng thể tích tự nhiên gw g/cm3 2.0 4 Khối lượng thể tích khô gc g/cm3 1.62 5 Khối lượng riêng gs g/cm3 2.7 6 Hệ số rỗng eo 0.55 7 Độ lỗ rỗng n % 34.8 8 Độ bão hoà G % 84.6 9 Giới hạn chảy wch % 23.5 10 Giới hạn dẻo wd % 17.0 11 Chỉ số dẻo Ip % 6.5 12 Độ sệt Is 0.86 13 Góc ma sát trong j độ 19044’ 14 Lực dính kết C kG/cm2 0.099 15 Hệ số nén lún a1-2 cm2/kG 0.031 16 áp lực tính toán quy ước Ro kG/cm2 1.10 17 Modul biến dạng Eo kG/cm2 151.60 3. Lớp 3: Sét pha màu nâu thẫm, nâu gụ, trạng thái dẻo mềm. Lớp này gặp ở tất cả các hố khoan (HK1…HK3) Bề dày lớp thay đổi từ 5.8 m (HK2) á 11.1 m (HK1), Độ sâu mặt lớp thay đổi từ 0.6 m (HK1)43.2 m (HK2), Độ sâu đáy lớp thay đổi từ 9.5m (HK3)411.7 m (HK1), Thành phần chính của đất là sét pha, nâu thẫm, nâu gụ, nâu xám, trạng thái dẻo mềm. Đây là lớp đất có cường độ chịu tải trung bình, khi khoan chúng tôi đã lấy 11 mẫu để tiến hành thí nghiệm trong phòng, kết quả từng mẫu ghi trong phụ lục ĐC 03, giá trị đặc trưng của các chỉ tiêu như sau: STT Tên các chỉ tiêu Ký hiệu Đơn vị Giá trị 1 Thành phần hạt P % <0.005 18.6 0.01 á 0.005 15.7 0.05 á 0.01 27.7 0.1á 0.05 34.1 0.25 á 0.1 4.0 0.5 ữ 0.25 0.0 2 Độ ẩm tự nhiên W % 27.1 3 Khối lượng thể tích tự nhiên gw g/cm3 1.84 4 Khối lượng thể tích khô gc g/cm3 1.45 5 Khối lượng riêng gs g/cm3 2.69 6 Hệ số rỗng eo 0.86 7 Độ lỗ rỗng n % 46.1 8 Độ bão hoà G % 85.2 9 Giới hạn chảy wch % 33.0 10 Giới hạn dẻo wd % 20.0 11 Chỉ số dẻo Ip % 13.0 12 Độ sệt Is 0.55 13 Góc ma sát trong j độ 11o02’ 14 Lực dính kết C kG/cm2 0.218 15 Hệ số nén lún a1-2 cm2/kG 0.036 16 áp lực tính toán quy ước Ro kG/cm2 1.31 17 Modul biến dạng Eo kG/cm2 114.7 4. Lớp 4: Cát pha màu nâu xám, xen kẹp sét mỏng, trạng thái dẻo. Lớp này gặp ở tất cả các hố khoan (HK1…HK3) Bề dày lớp thay đổi từ 0.8 m (HK1) á 7.0 m (HK3), Độ sâu mặt lớp thay đổi từ 9.0 m (HK2)411.7 m (HK1), Độ sâu đáy lớp thay đổi từ 12.5m (HK1)416.5 m (HK3), Thành phần chính của đất là cát pha, sét pha, màu xám đen, xám ghi, nâu thẫm, nâu gụ, có chỗ lẫn dải sét mỏng, cát mỏng, trạng thái dẻo mềm. Đây là lớp đất có cường độ chịu tải trung bình, khi khoan chúng tôi đã lấy 6 mẫu để tiến hành thí nghiệm trong phòng, kết quả từng mẫu ghi trong phụ lục ĐC 03, giá trị đặc trưng của các chỉ tiêu như sau: STT Tên các chỉ tiêu Ký hiệu Đơn vị Giá trị 1 Thành phần hạt P % <0.005 10.6 0.01á 0.005 10.4 0.05 á 0.01 19.0 0.1á 0.05 25.1 0.25á 0.1 32.6 0.5á 0.25 2.3 2 Độ ẩm tự nhiên W % 23.8 3 Khối lượng thể tích tự nhiên g g/cm3 1.81 4 Khối lượng thể tích khô gc g/cm3 1.44 5 Khối lượng riêng gs g/cm3 2.68 8 Độ lỗ rỗng n % 35.5 6 Hệ số rỗng eo 0.55 7 Độ bão hoà G % 104.7 9 Giới hạn chảy wch % 35.0 10 Giới hạn dẻo wd % 20.5 11 Chỉ số dẻo Ip % 14.3 12 Độ sệt Is 0.38 13 Lực dính kết C kG/cm2 0.062 14 Góc ma sát trong j độ 25032’ 15 Hệ số nén lún a1-2 cm2/kG 0.038 16 áp lực tính toán quy ước Ro kG/cm2 1.23 17 Modul biến dạng Eo kG/cm2 167.2 5. Lớp 5: Cát hạt vừa màu xám xanh, xám ghi, trạng thái chặt vừa. Lớp này gặp ở các hố khoan (HK1, HK2) riêng ở hố khoan HK3 cũng có xuất hiện nhưng do hàm lượng cát ít và không rõ rệt, nên chúng tôi không tách thành một lớp. Bề dày lớp thay đổi từ 2.8 m (HK2) á 4.2 m (HK1), Độ sâu mặt lớp thay đổi từ 12.5m (HK2)413.2 m (HK1), Độ sâu đáy lớp thay đổi từ 16.0 m (HK2)4 16.7m (HK1), Thành phần chính của lớp là cát hạt nhỏ, hạt mịn, màu xám ghi, xám đen, lẫn ít bụi sét, trạng thái chặt vừa. Tuy nhiên tại một vài chỗ trong lớp đất có kẹp sét mỏng, có thể thấy ở các giá trị kết quả thí nghiệm. Đây là lớp đất có cường độ chịu tải khá tốt, khi khoan lấy 02 mẫu đất để tiến hành thí nghiệm trong phòng, kết quả mẫu ghi trong phụ lục ĐC 03, giá trị đặc trưng của các chỉ tiêu như sau: Thành phần hạt % - Đường kính hạt d= 2.0 - 10.0 mm: 0,0% - Đường kính hạt d= 0.5 - 2.0 mm : 1,2% - Đường kính hạt d=0.25- 0.5 mm : 2,8 % - Đường kính hạt d=0.1- 0.25 mm : 38,5% - Đường kính hạt d=0.05- 0.1mm : 30,2% - Đường kính hạt d=0.01- 0.05 mm : 17,5% - Đường kính hạt d=0.005- 0.01 mm : 4,5% - Đường kính hạt d < 0.005mm : 5,2% - Khối lượng riêng gs = 2,66 g/cm3 - áp lực tính toán quy ước Ro = 1,75 kG/cm2 - Mô đun biến dạng Eo = 143,5 kG/cm2 6. Lớp 6: Sét pha màu nâu thẫm, nâu gụ, trạng thái dẻo mềm. Lớp này gặp ở tất cả các hố khoan (HK1,2) Bề dày lớp thay đổi từ 1.8 m (HK1) á 3.0 m (HK2), Độ sâu mặt lớp thay đổi từ 16.0 m (HK2)416.7 m (HK1), Độ sâu đáy lớp thay đổi từ 18.5m (HK1)419.0 m (HK2), Thành phần chính của đất là sét pha, nâu thẫm, nâu gụ, nâu xám, trạng thái dẻo mềm, Đây là lớp đất có cường độ chịu tải trung bình, khi khoan chúng tôi đã lấy 01 mẫu để tiến hành thí nghiệm trong phòng, kết quả từng mẫu ghi trong phụ lục ĐC 03, giá trị đặc trưng của các chỉ tiêu như sau: STT Tên các chỉ tiêu Ký hiệu Đơn vị Giá trị 1 Thành phần hạt P % <0.005 22.6 0.01á 0.005 17.8 0.05 á 0.01 29.1 0.1á 0.05 27.1 0.25á 0.1 3.4 2 Độ ẩm tự nhiên W % 29.3 3 Khối lượng thể tích tự nhiên g g/cm3 1.82 4 Khối lượng thể tích khô gc g/cm3 1.41 5 Khối lượng riêng gs g/cm3 2.69 8 Độ lỗ rỗng n % 47.7 6 Hệ số rỗng eo 0.91 7 Độ bão hoà G % 86.5 9 Giới hạn chảy wch % 35.5 10 Giới hạn dẻo wd % 20.8 11 Chỉ số dẻo Ip % 14.6 12 Độ sệt Is 0.58 13 Lực dính kết C kG/cm2 0.22 14 Góc ma sát trong j độ 10013 15 Hệ số nén lún a1-2 cm2/kG 0.035 16 áp lực tính toán quy ước Ro kG/cm2 1.22 17 Modul biến dạng Eo kG/cm2 94.8 7. Lớp 7: Cát hạt to màu xám đen, lẫn cuội sỏi, trạng thái chặt vừa. Lớp này gặp ở khoan (HK3). Bề dày lớp là 1.5 m Độ sâu mặt lớp 16.5m Độ sâu đáy lớp 18.0 m Thành phần chính của lớp là cát hạt nhỏ, hạt mịn, màu xám ghi, xám đen, cuội sỏi nhỏ, trạng thái chặt vừa. Đây là lớp đất có cường độ chịu tải khá tốt, khi khoan lấy 01 mẫu đất để tiến hành thí nghiệm trong phòng, kết quả mẫu ghi trong phụ lục ĐC 03, giá trị đặc trưng của các chỉ tiêu như sau: Thành phần hạt % - Đường kính hạt d= 2.0 - 10.0 mm: 4,8% - Đường kính hạt d= 0.5 - 2.0 mm: 27,0% - Đường kính hạt d=0.25- 0.5 mm: 29,8 % - Đường kính hạt d=0.1- 0.25 mm: 38,4% - Đường kính hạt d=0.05- 0.1mm: 0,0% - Đường kính hạt d=0.01- 0.05 mm : 0,0% - Đường kính hạt d=0.005- 0.01 mm : 0,0% - Khối lượng riêng gs = 2,63 g/cm3 - áp lực tính toán quy ước Ro = 1,75kG/cm2 - Mô đun biến dạng Eo = 208,0 kG/cm2 8. Lớp 8: Cuội sỏi màu xám xanh, xám ghi, trạng thái chặt. Lớp này gặp ở các hố khoan (HK1,2,3) riêng ở hố khoan Bề dày lớp thay đổi từ 0.6 m (HK1) á 1.0 m (HK3), Độ sâu mặt lớp thay đổi từ 18.0m (HK3)419.0 m (HK2), Độ sâu đáy lớp thay đổi từ 19.0 m (HK3)4 20.7m (HK2), Thành phần chính của lớp là Cuội sỏi màu xám xanh, xám trắng, xám ghi, lẫn cát sạn, hàm lượng cuội > 50% trạng thái rất chặt. Đây là lớp đất có cường độ chịu tải rất tốt, khi khoan lấy 03 mẫu đất để tiến hành thí nghiệm trong phòng, kết quả mẫu ghi trong phụ lục ĐC 03, giá trị đặc trưng của các chỉ tiêu như sau: Thành phần hạt % - Đường kính hạt d > 10mm : 82,7% - Đường kính hạt d= 2,0 – 10 mm:10,3% - Đường kính hạt d= 0,5 – 2,0 mm : 7,0 % - Đường kính hạt d=0.25- 0.5 mm : 0,0% - Đường kính hạt d=0.1- 0.25 mm : 0,0% - Đường kính hạt d=0.05- 0.1mm : 0,0% - Đường kính hạt d=0.01- 0.05 mm : 0,0% - Đường kính hạt d=0.005- 0.01 mm : 0,0% - Khối lượng riêng gs = 2,65 g/cm3 - áp lực tính toán quy ước Ro = 6,0 kG/cm2 - Mô đun biến dạng Eo = 720,0 kG/cm2 9. Lớp 9: Cát hạt trung- hạt thô màu xám xanh, xám trắng, lẫn sạn sỏi, trạng thái chặt. Lớp này gặp ở các hố khoan (HK1, HK2). Bề dày lớp thay đổi từ 2.1 m (HK2) á 3.8 m (HK1), Độ sâu mặt lớp thay đổi từ 19.1m (HK1)420.7 m (HK2), Độ sâu đáy lớp thay đổi từ 22.8 m (HK2)4 22.9m (HK1), Thành phần chính của lớp là cát hạt trung, hạt thô màu xám xanh, xám trắng, lẫn ít bụi sét, cuội sỏi, sạn sỏi, trạng thái chặt. Đây là lớp đất có cường độ chịu tải rất tốt, khi khoan lấy 02 mẫu đất để tiến hành thí nghiệm trong phòng, kết quả mẫu ghi trong phụ lục ĐC 03, giá trị đặc trưng của các chỉ tiêu như sau: Thành phần hạt % - Đường kính hạt d=2.0- 10 mm : 2,2% - Đường kính hạt d=0.5- 2.0 mm : 5,7% - Đường kính hạt d=0.25- 0.5 mm : 24,5 % - Đường kính hạt d=0.1- 0.25 mm : 36,0 % - Đường kính hạt d=0.05- 0.1mm : 16,6 % - Đường kính hạt d=0.01- 0.05 mm : 9,5% - Đường kính hạt d=0.005- 0.01 mm : 2,4% - Đường kính hạt d < 0.005 mm : 3,1% - Khối lượng riêng gs =2,65 g/cm3 - áp lực tính toán quy ước Ro = 4,7kG/cm2 - Môđun biến dạng Eo = 460,0 kG/cm2 10. Lớp 10: Cát hạt trung-hạt thô màu xám ghi, lẫn sạn sỏi, trạng thái chặt. Lớp này gặp ở khoan (HK1). Bề dày lớp là 3.6 m Độ sâu mặt lớp 22.9m Độ sâu đáy lớp 26.5 m Thành phần chính của lớp là cát hạt trung, hạt thô màu xám xanh, xám trắng, lẫn, cuội sỏi, sạn sỏi, trạng thái chặt. Đây là lớp đất có cường độ chịu tải rất tốt, khi khoan lấy 01 mẫu đất để tiến hành thí nghiệm trong phòng, kết quả mẫu ghi trong phụ lục ĐC 03, giá trị đặc trưng của các chỉ tiêu như sau: Thành phần hạt % - Đường kính hạt d> 10 mm : 0,0% - Đường kính hạt d=2.0 - 10 mm : 2,4% - Đường kính hạt d=0.5 – 2.0 mm : 12,9% - Đường kính hạt d=0.25- 0.5 mm : 38,5 % - Đường kính hạt d=0.1- 0.25 mm : 43,4 % - Đường kính hạt d=0.05- 0.1mm : 2,4% - Đường kính hạt d=0.01- 0.05 mm : 0,0% - Đường kính hạt d=0.005- 0.01 mm : 0,0% - Khối lượng riêng gs = 2,63 g/cm3 - áp lực tính toán quy ước Ro = 4,00kG/cm2 - Mô đun biến dạng Eo = 369,0kG/cm2 11. Lớp 11: Cát sạn lẫn cuội sỏi, màu xám ghi, trạng thái chặt. Lớp này gặp ở tất cả các hố khoan (HK1,2,3) Bề dày lớp thay đổi từ 1.0 m (HK1) á 5.5 m (HK3), Độ sâu mặt lớp thay đổi từ 21.0 m (HK3)426.5 m (HK1), Độ sâu đáy lớp thay đổi từ 26.5m (HK3)427.5 m (HK1), Thành phần chính của lớp là cát sạn, cát hạt trung, hạt thô màu xám xanh, xám ghi, lẫn, cuội sỏi, sạn sỏi, trạng thái chặt Đây là lớp đất có cường độ chịu tải rất tốt, khi khoan lấy 04 mẫu đất để tiến hành thí nghiệm trong phòng, kết quả mẫu ghi trong phụ lục ĐC 03, giá trị đặc trưng của các chỉ tiêu như sau: Thành phần hạt % - Đường kính hạt d > 10mm : 2,0% - Đường kính hạt d=2.0 - 10 mm : 5,0% - Đường kính hạt d= 0.5 – 2.0 mm : 26,4% - Đường kính hạt d=0.25- 0.5 mm : 29,8 % - Đường kính hạt d=0.1- 0.25 mm : 32,6 % -Đường kính hạt d=0.05- 0.1mm : 4,2% - Đường kính hạt d=0.01- 0.05 mm : 0,0% - Đường kính hạt d=0.005- 0.01 mm : 0,0% - Khối lượng riêng gs = 2,64 g/cm3 - áp lực tính toán quy ước Ro = 5,00kG/cm2 - Mô đun biến dạng Eo = 550,0 kG/cm2 12. Lớp 12: cuội sỏi màu xám đen- xám trắng- nâu gụ, trạng thái rất chặt. Lớp này gặp ở tất cả các hố khoan (HK1,2,3) Với độ sâu 32.5m chúng tôi đã khoan hiện tại vẫn chưa xác định được chiều dày của lớp. Thành phần chính của lớp là cuội sỏi, cuội của đá biến chất, màu xám ghi, xám trắng, nâu gụ, lẫn sạn sỏi, đường kính cuội > 10cm, trạng thái rất chặt. Đây là lớp đất có cường độ chịu tải đặc biệt, khi khoan lấy 04 mẫu đất để tiến hành thí nghiệm trong phòng, kết quả mẫu ghi trong phụ lục ĐC 03, giá trị đặc trưng của các chỉ tiêu như sau: Thành phần hạt % - Đường kính hạt d > 10 mm : 81,0 - Đường kính hạt d=2.0 - 10 mm : 8,0% - Đường kính hạt d=0.5 – 2.0 mm : 7,0% - Đường kính hạt d=0.25- 0.5 mm : 4,0% - Đường kính hạt d=0.1- 0.25 mm : 0,0% - Đường kính hạt d=0.05- 0.1mm : 0,0% - Đường kính hạt d=0.01- 0.05 mm : 0,0% - Đường kính hạt d=0.005- 0.01 mm : 0,0% - Khối lượng riêng gs = 2,65g/cm3 - áp lực tính toán quy ước Ro = 6,00kG/cm2 - Mô đun biến dạng Eo = 600,0kG/cm2 2.4 điều kiện địa chất thuỷ văn. Quan sát trong quá trình khảo sát, qua cấu tạo địa tầng và kết hợp với các chỉ tiêu cơ lý đất, cho thấy các lớp đất có khả năng chứa nước. Nguồn cung cấp nước mặt chủ yếu là nước mưa, nước sinh hoạt. Trong quá trình khảo sát chúng tôi tiến hành đo mực nước mặt trong các hố khoan. Kết quả đo được cho thấy mực nước biến đổi từ 2.5 m đến 3.5 m so với mặt đất. 2. 5 Các hiện tượng địa chất động lực công trình. Các hiện tượng đất trượt, đất lở quan sát được khá phổ biến ở đới vỏ phong hóa và dải ven sông nhưng thường có kích thước không lớn. Đáng chú ý là trượt lở ở sườn phía đông đồi 90,5 và đồi ông Tượng. Tại sườn đông đồi 90,5 quan sát được vách trượt chính dạng cung tròn, thân trượt đổ về sông Đà, khối trượt nằm trên đứt gãy đang hoạt động ( đứt gãy tây trung Hòa Bình ). Tại sườn đông đồi ông Tượng phát hiện trượt vào năm 1996 hình thành lên 1 dãy các khối trượt nhỏ và khe nứt kế tiếp nhau từ trạm hạ thế đến nhà máy nước Hòa Bình. Khe nứt có chiều dài 1 vài mét đến hàng chục mét, rộng 1,5cm, sâu 1 ữ 2m. Trượt đã xảy ra trên đứt gãy kiến tạo trẻ nơi có phong hóa dày và độ dốc sườn cao. Hiện tượng đá đổ đã được nghiên cứu vào năm 1977 từ Tạ Khoa đến Hòa Bình. Kết quả ghi nhận đã có 29 khối trượt đá cổ, thể tích mỗi khối tới trên 15 triệu m3 đất đá và 62 khối trượt nhỏ với thể tích 200 ữ 300 ngàn m3 2.6. Nhận xét và kiến nghị a.Địa hình địa mạo. Mặt bằng dự kiến xây dựng khá bằng phẳng, nằm gần trục đường giao thông nên thuận lợi cho việc vận chuyển vật liệu, máy móc, thiết bị thi công sau này. b. Đặc điểm địa chất thuỷ văn. Tại khu vực khảo sát, tại thời điểm khảo sát, mực nước dưới đất xuất hiện ở độ sâu 2.5-3.5m c. Đặc điểm địa tầng. Theo tài liệu khoan thăm dò của giai đoạn trước thì địa tầng từ trên xuống dưới, tính từ mặt đất cho đến đáy của các hố khoan thăm dò, được phân chia như sau: 1. Lớp 1: Đất lấp, phía trên là nền bê tông, phía dưới gồm cát pha, sét pha lẫn gạch vỡ, đá dăm, trạng thái không ổn định.Có độ dày trung bình là 1,0m 2. Lớp 2: Cát pha màu nâu thẫm, nâu gụ, trạng thái dẻo.Có chiều dày trung bình là 2,2m và có Eo=151.60kg/cm2, Ro=1,1kg/cm2, trị số SPT Ntb=5búa.Đánh giá sơ bộ thì lớp này không có sức chịu tải. 3. Lớp 3: Sét pha màu nâu thẫm, nâu gụ, trạng thái dẻo mềm. Có chiều dày trung bình là 7,87m và có Eo=114,71kg/cm2, Ro=1,31kg/cm2, trị số SPT Ntb=6búa. Không có khả năng mang tải cho công trình. 4. Lớp 4: Cát pha màu nâu xám, xen kẹp sét mỏng, trạng thái dẻo. Có chiều dày trung bình là 4,2m và có Eo=167,20kg/cm2, Ro=1,23kg/cm2, trị số SPT Ntb=6búa. Không có khả năng mang tải cho công trình. 5. Lớp 5: Cát hạt vừa màu xám xanh, xám ghi, trạng thái chặt vừa. Có chiều dày trung bình là 3,5m và có Eo=143,5kg/cm2, Ro=1,75kg/cm2, trị số SPT Ntb=17búa. Không có khả năng mang tải cho công trình. 6. Lớp 6: Sét pha màu nâu thẫm, nâu gụ, trạng thái dẻo mềm Có chiều dày trung bình là 2,4m và có Eo=94,8kg/cm2, Ro=1,22kg/cm2, trị số SPT Ntb=5búa. Không có khả năng mang tải cho công trình. 7. Lớp 7: Cát hạt to màu xám đen, lẫn cuội sỏi, trạng thái chặt vừa. Có chiều dày trung bình là 1,5m và có Eo=208,0kg/cm2, Ro=1,75kg/cm2, trị số SPT Ntb=18búa. Không có khả năng mang tải cho công trình(vì chiều dày nhỏ) 8. Lớp 8: Cuội sỏi màu xám xanh, xám ghi, trạng thái chặt. Có chiều dày trung bình là 1,00m và có Eo=720,0kg/cm2, Ro=6,00kg/cm2, trị số SPT Ntb=54búa. 9. Lớp 9: Cát hạt nhỏ màu xám xanh, xám trắng, lẫn sạn sỏi, trạng thái chặt. Có chiều dày trung bình là 3,00m và có Eo=460,0kg/cm2, Ro=4,70kg/cm2, trị số SPT Ntb=36búa. 10. Lớp 10: Cát hạt to màu xám ghi, lẫn sạn sỏi, trạng thái chặt. Có thể coi là một thấu kính mỏng có chiều dày trung bình là 4,4m và có Eo=369,00kg/cm2, Ro=4,00kg/cm2, trị số SPT Ntb=41búa. Không có khả năng mang tải cho công trình. 11. Lớp 11: Cát sạn lẫn cuội sỏi, màu xám ghi, trạng thái chặt. Có chiều dày trung bình là 3,3m và có Eo=550,00kg/cm2, Ro=5,00kg/cm2, trị số SPT Ntb=45búa. Lớp này có chiều dày nhỏ nên cũng không có khả năng mang tải cho nhà cao tầng 12. Lớp 12: Cuội sỏi màu xám đen, xám trắng, nâu gụ, trạng thái rất chặt. Có Eo= 1276,0kg/cm2 và Ro=7,00kg/cm2 ,trị số SPT Ntb= 97búa. Lớp này được đánh giá là lớp mang tải cho công trình. Điều kiện địa chất công trình khu vực xây khách sạn Hoàng Gia tương đối phức tạp. Lớp đất tốt phân bố ở dưới sâu, nhưng do sự phân bố kiến tạo của các lớp đất theo nhịp cát cuội, cát cuội. Lớp cuội phân bố ở bên trên rất mỏng nên không thể tựa móng vào được. Vì vậy móng phải được đặt ở lớp đất tốt tương đối dầy ở bên dưới, tuy nhiên với cọc đóng không thể xuyên qua lớp cuội ở bên trên nên phương án móng chúng tôi đưa ra ở đây là dùng móng cọc khoan nhồi. Chương III : Các vấn đề địa chất công trình 3.1 Các đặc điểm kỹ thuật của công trình xây dựng Tòa nhà thuộc dự án xây dựng mới được dự kiến xây cao khoảng 15 tầng và có 1 tâng hầm (sâu khoảng 5m) với diện tích dự kiến là 578,23m2. Tòa nhà được sử dụng làm văn phòng, đại sảnh, các phòng chức năng, khu để xe,…Công trình thuộc cấp I có chất lượng sử dụng cao, niên hạn sử dụng trên 100 năm. Tải trọng của công trình khoảng 800 tấn/trụ. Công trình được xây dựng trên các đơn nguyên địa chất công trình như đã trình bày ở chương II. Như vậy thấy rằng khu vực xây dựng có cấu trúc nền tương đối phức tạp, đất nền gồm nhiều lớp có chiều day tương đối nhỏ và khả năng mang tải rất khác nhau. Do đó khi xây dựng công trình có thể phát sinh các vấn đề như đã nêu ở trên là: -Vấn đề sức chịu tải của đất nền. -Vấn đề biến dạng nền đất. -Vấn đề ổn định thành hố móng và nước chảy vào hố móng. 3.2 Thiết kế sơ bộ phương án móng Với cấu trúc địa chất như trên và tải trọng của khu nhà 15 tầng khoảng 800tấn/trụ, đặc biệt là ở độ sâu khoảng 0,6 ữ 11,7m có một lớp sét dẻo mềm khá dày với chiều dày trung bình khoảng 7,87m thì việc dùng móng nông là không hợp lý. Vì vậy ta có thể dùng móng cọc ma sát với mũi cọc đặt vào lớp cuội sỏi màu xám xanh – xám ghi số 8 hoặc móng cọc khoan nhồi với mũi cọc đặt vào lớp cuội sỏi màu xám đen – xám trắng số 12 Dựa vào mặt cắt địa chất công trình nhận thấy địa tầng của hố khoan HK2 là phức tạp hơn cả nên ta chọn địa tâng của hố khoan HK2 để tính toán. 3.2.1 Phương án móng cọc ma sát. 3.2.1.1 Vấn đề khả năng chịu tải của đất nền a. Chọn chiều sâu đặt móng Mũi cọc được đặt vào mặt lớp cuội sỏi màu xám xanh – xám ghi, trạng thái chặt có Ro = 6,00 kg/cm2 và Eo = 720,0 kg/cm2 . Căn cứ vào cấu trúc nền nghiên cứu và tải trọng công trình ta chọn kết cấu khung chịu lực, ta chọn loại cọc bêtông cốt thép đúc sẵn : Tiết diện vuông đặc, kích thước 45x45cm2 Bêtông cọc mác 300# Cốt thép dọc là thép A- III, gồm 4 thanh đường kính F20 Cốt thép đai là thép A- II, đường kính F12 Chiều sâu chôn đài là 2,0m kể từ nền tầng hầm (tức là sâu khoảng 7m tính từ mặt đất); Chiều cao đài là 1,5m ; cọc ngàm vào đài 1 đoạn 0,5m Chiều dài của cọc tính từ đáy đài là 12m và tổng chiều dài của cọc là 12,5m Phương pháp thi công là đóng bằng búa diezen. b. Tính toán sức chịu tải của cọc. Có nhiều phương pháp xác định sức chịu tải của cọc, ở đây ta xác định theo 2 phương pháp là theo vật liệu làm cọc và theo thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn - SPT. Sau đó ta lấy giá trị nhỏ nhất để tính toán. *Tính sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc Sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc được xác định theo công thức sau: ( 3.1 ) Trong đó: m: là hệ số làm việc của cọc (m = 0,85); Rbt : là cường độ chịu nén giới hạn của bêtông, tra bảng Rbt = 1300T/m2 Fbt : là diện tích tiết diện phần bêtông Fbt = F - Fct = 0,20124m2 Rct : là cường độ chịu nén giới hạn của cốt thép, tra bảng ta có Rct = 36000T/m2 Fct : là diện tích tiết diện phần cốt thép Fct = 4.p.r2 =4. p.10-4 = 1,26.10-3m2 j : là hệ số chịu uốn dọc trục, phụ thuộc tỷ số L/d ( L là chiều dài cọc, d là đường kính cọc tròn hay cạnh của cọc vuông), lấy j = 1. Thay vào công thức số ( 3.1 ) ta có : * Tính sức chịu tải của cọc theo kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn- SPT. Giả thiết ma sát xung quanh cọc phân bố đều theo chiều sâu trong phạm vi mỗi lớp đất đi qua và phần lực của đất nền ở mũi cọc phân bố đều trên tiết diện ngang của cọc. Sức chịu tải của cọc được xác định theo công thức: (3. 2 ) Sức chịu tải cho phép của cọc tính theo công thức: (3.3) Trong đó: m : là hệ số lấy bằng 400 cho cọc đóng; n : là hệ số lấy bằng 2 cho cọc đóng; N30 : là trị số SPT của đất trong khoảng 1d dưới mũi cọc và 4d trên mũi cọc (d là đường kính hay cạnh cọc), N30 = 54 ; : là trị số SPT trung bình của các lớp đất dọc theo thân cọc; ; F : là diện tích tiết diện mũi cọc;F = 0,2025m2; FS : là diện tích xung quanh cọc; FS = 37,68m2; k : là hệ số an toàn, lấy k = 3. Thay các số ở trên vào công thức (3.2) và (3.3) ta có: Pvl = 260,93 T > Pcp = 171,93 T So sánh Pvl và Pcp ta lấy sức chịu tải cho cọc là giá trị nhỏ nhất Vậy sức chịu tải tính toán cho cọc là Ptt = 171,93 (T) * Xác định sơ bộ kích thước đài cọc: Theo thiết kế tải trọng tác dụng lên mỗi cọc là 800T/trụ. Để đảm bảo cho việc thi công đạt yêu cầu theo quy phạm thì khoảng cách giữa 2 cọc gần nhất không được nhỏ hơn 3d (d là kích thước tiết diện cọc, d = 0,45m). Khi khoảng cách giữa các cọc là 3d thì ứng suất trung bình dưới đáy móng là: Diện tích đáy đài xác định theo công thức: Fđ = (3.4) Trong đó: gTB: trọng lượng thể tích bình quân của đài và đất trên đài ta chọn gTB = 2,2(T/m3). Ntc: tải trọng thiết kế tác dụng lên đáy đài, Ntc =800T Thay số vào công thức (3.4) ta được: Ta chọn đáy đài là hình vuông có diện tích là Fd =8,89m2. * Xác định số lượng cọc trong đài áp dụng công thức: ( 3.5 ) Trong đó: b là hệ số kinh nghiệm kể đến ảnh hưởng của tải trọng ngang và mômen, lấy b =1,1; Ptt là sức chịu tải tính toán của cọc, Ptt = 171,93 T SN = Nctt + Qđ Qđ = n.gtb.h.Fđ = 1,1x2,2x2,0x8,89 = 43,03 (T) gtb : khối lượng thể tích trung bình của đài và đất trên đài; gtb =2,2T/m3 n là hệ số vượt tải, lấy n= 1,1 Vậy SN = 800 + 43,03 = 843,03 (T) Thay vào công thức (3.5) ta có: (cọc) Để đảm bảo công trình làm việc ổn định, ta lấy số cọc trong đài là 6cọc. * Cấu tạo và tính toán đài cọc Khoảng cách giữa các cọc là : C = 3d =3.0,45 = 1.35m Chiều sâu cọc ngàm vào trong đài là h1 =0,5m Chiều cao đài là hđ = 1,5m Chiều cao làm việc của bêtông trên đỉnh cọc là: h2 = hđ - h1 = 1,5 – 0,5 =1m Để đảm bảo, ta kiểm tra khả năng chống chọc thủng của đài. Đài không bị chọc thủng khi = ≤ (3.6) Trong đó: t : Cường độ kháng cắt của bêtông u là chu vi tiết diện cọc; u = 1,8m [t] : Cường độ kháng cắt giới hạn của bêtông, lấy [t] ằ 0,1Rn Cường độ kháng nén của bêtông phụ thuộc vào mác bêtông, với mác bêtông 300#, tra bảng ta được Rn = 1300T/m2. Do đó [t] ằ 0,1.1300 =130 T/m2. Ta thấy t = 96,64 T/m2 < [t] = 130T/m2. Vậy chiều cao của đài đã chọn là hợp lý, đài làm việc trong điều kiện an toàn không bị chọc thủng. Ta có sơ đồ bố trí cọc vào đài như sau: * Kiểm tra lực tác dụng lên cọc Lực tác dụng lên cọc phải thỏa mãn các điều kiện sau: (3.7) (3.8) - tải trọng tác dụng lên cọc lớn nhất - tổng tải trọng thẳng đứng tại đáy đài, = 843,03 (T) n - số lượng cọc trong móng; n = 6 (cọc) Thay các giá trị vào (3.8) ta có: Sức chịu tải tính toán của cọc = 140,51T; Vậy Pomax< P= 171,93T;điều kiện lực tác dụng lên cọc được thỏa mãn. * Kiểm tra cường độ của đất nền dưới mũi cọc. Để kiểm tra cường độ của đất nền tại mũi cọc, coi đài cọc và phần đất giữa các cọc là một móng khối quy ước, kích thước móng khối quy ước phụ thuộc vào góc mở a trong đó a được tính theo công thức: a = (3.9) Trong đó: jtb : là góc ma sát trung bình của các lớp đất từ mũi cọc trở lên; (3.10) Ta có bảng số liệu như sau: Thứ tự lớp ji(rad) li(m) jili(rad.m) 3 0,1937 2,0 0,38740 4 0,4456 4,2 1,87152 5 0,6109 2,8 1,71052 5a 0,1783 3,0 0,5349 S 12 4,50434 Thay vào công thức số (3.10) ta có: Thay jtb vào công thức số (3.9) ta được: tga = 0,094 Diện tích đáy móng khối quy ước được xác định theo công thức: (3.11) A1=1,8m: Khoảng cách giữa hai mép ngoài của cọc. L : Chiều sâu từ đáy đài đến mũi cọc; L = 12,0m Thay các giá trị vào công thức (3.11) ta tính được: Tổng tải trọng thẳng đứng tác dụng lên móng khối quy ước là: (3.12) Trong đó: - Trọng lượng của móng khối quy ước Gqu = Fqu . gqu . hqu= 16,45 ´ 2,2 ´ 19,0 = 687,61(T) gqu - Khối lượng thể tích trung bình của móng khối quy ước, g qu =2,2 T/m3 hqu - Chiều cao của móng khối quy ước tính từ mặt đất đến mũi cọc, hqu =19,0 m Thay các giá trị vào (3.12) ta có: SPquH = 800+ 687,61 = 1487,61 (T) Để công trình ổn định phải thỏa mãn điều kiện: < R ứng suất tác dụng tại đáy móng khối qui ước: Trong đó: s- ứng suất tác dụng tại đáy móng khối qui ước; - tổng tải trọng thẳng đứng tại đáy móng khối qui ước, gồm cả trọng lượng đài cọc, cọc và đất nằm trong móng khối quy ước * Sức chịu tải của đất nền tại đáy móng khối qui ước được tính theo công thức: R = m(Ab + Bh)g + c.D (3.13) Trong đó: R- sức chịu tải của đất nền tại đáy móng khối qui ước m- hệ số điều kiện làm việc, lấy m = 1 b – chiều rộng của móng khối quy ước; b = 4,06m; h – chiều sâu của móng khối quy ước, h = 19m; A,B,D - các hệ số không thứ nguyên phụ thuộc vào góc ma sát trong của đất tại lớp 8; tra bảng ta có A = 0,98 ; B = 4,93 ; D = 6,4 Thay vào công thức (3.13) ta có : So sánh ứng suất tác dụng tại đáy móng khối quy ước và sức chịu tảii của đất nền tại đáy móng khối quy ước ta thấy: d = 81,21(T/m2) < R = 258,77 (T/m2) Theo như thiết kế thì mũi cọc được đặt vào lớp thứ 8 – là lớp cuội sỏi màu xám xanh, xám ghi, trạng thái chặt có sức chịu tải quy ước Ro = 6,0kg/cm2 và môđun tổng biến dạng Eo = 720,0kg/cm2. Đây là lớp đất có sức chịu tải quy ước rất lớn cho nên lớp này đủ khả năng chịu tải công trình. Nền đất dưới mũi cọc ổn định về sức chịu tải. 3.2.1.2 Vấn đề biến dạng nền đất. Để tính toán lún của móng, ở đây sử dụng phương pháp phân tầng lấy tổng. Theo phương pháp này chúng tôi chia các lớp đất dưới đáy thành các phân tố có chiều dày hi = (0,2á0,4) bqu (bqu chiều rộng móng khối quy ước = 4,51 m); lấy hi =0,3x4,06 ằ 1,2m áp lực trung bình tại đáy móng là: áp lực gây lún được tính như sau: Độ lún cuối cùng được tính theo công thức : (3.14) Trong đó: b là hệ số chuyển đổi được lấy theo từng loại đất, b = 0,76 E0 môđun tổng biến dạng của đất nền tại đáy móng khối quy ước, E0= 720,0 kG/cm2 sZi áp lực phụ thêm sZi = k0 .Pgl k0 hệ số ứng suất ở tâm móng phụ thuộc vào tỷ số a/b và z/b tra theo phụ lục 3.1. Pgl là áp lực gây lún Pgl = 48,63T/m2 sbt = gtb.hqu + g.z Tại đáy móng khối quy ước ta có : z = 0 nên sbt = 2,2x19 = 41,8 (T/m2) Kết quả tính toán được tính theo bảng sau: Điểm tính Zi (m) dbt (T/m2) l/b z/b k0 dz (T/m2) hidz (T/m) 1 0 41,8 1 0 1 48,63 29,178 2 1,2 44,98 1 0,3 0,88 42,79 51,348 3 1,7 46,305 1 0,42 0,75 36,47 18,235 4 2,9 49,485 1 0,71 0,527 25,63 30,756 5 3,8 51,87 1 0,94 0,433 21,06 18,954 6 4,5 53,711 1 1,11 0,296 14,39 10,073 7 5,7 56,879 1 1,4 0,201 9,77 5,82 Dựa vào bảng tính toán trên ta thấy tại độ sâu 5,7m tính từ đáy móng khối quy ước : Nên chiều rộng vùng hoạt động nén ép là 5,7m. Độ lún cuối cùng là : Vậy độ lún cuối cùng của móng là 0,0174m = 1,74cm 3.2.2 Phương án móng cọc khoan nhồi. a. Chọn loại vật liệu và kết cấu cọc. Với giải pháp cọc khoan nhồi, ta chọn các loại vật liệu làm cọc như sau: - Cọc bêtông cốt thép, tiết diện tròn, đường kính 1,3m; Bêtông cọc mác 300#; Cốt thép dọc là thép A-III, chọn 12 thanh đường kính f20; Cốt thép đai là thép A-II, đường kính f12; b. Chọn chiều sâu đặt đài và chiều dài cọc. Theo kết quả khảo sát địa tầng thì khu vực khảo sát được chia ra thành 12 lớp. Trong đó lớp số 12 là lớp cuội sỏi màu xám đen, xám trắng, nâu gụ, trạng thái chặt, có sức chịu tải cao, độ biến dạng nhỏ, có môđun tổng biến dạng Eo = 1276,0kg/cm2, Ro = 7,0kg/cm2. Căn cứ vào đó ta chọn lớp này để đặt mũi cọc. Chiều dài cọc thiết kế là 21,5m; cọc cắm vào lớp 12 là 2m; Độ sâu chôn đài là 3m kể từ nền tầng hầm (tức là sâu 8m tính từ mặt đất); cọc ngàm vào đài 0,5m; Đài cọc được làm bằng bêtông cốt thép, bêtông mác 300#. c. Xác định sức chịu tải của cọc theo phương thẳng đứng. * Sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc Sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc được xác định theo công thức sau: ( 3.1 ) Trong đó: m: là hệ số làm việc của cọc (m = 0,85); Rbt : là cường độ chịu nén giới hạn của bêtông, tra bảng Rbt = 1300T/m2 Fbt : là diện tích tiết diện phần bêtông Fbt = F - Fct = (1,3/2)2.p - 0,003768 =1,3236 m2 Rct : là cường độ chịu nén giới hạn của cốt thép, tra bảng ta có Rct = 36000T/m2 Fct : là diện tích tiết diện phần cốt thép Fct = 12.p.r2 = 12. p.10-4 = 0,003768m2 j : là hệ số chịu uốn dọc trục, phụ thuộc tỷ số L/d ( L là chiều dài cọc, d là đường kính cọc tròn hay cạnh của cọc vuông), lấy j = 1. Thay vào công thức số ( 3.1) ta có : * Sức chịu tải của cọc theo đất nền. Giả thiết ma sát xung quanh cọc phân bố đều theo chiều sâu trong phạm vi mỗi lớp đất đi qua và phần lực của đất nền ở mũi cọc phân bố đều trên tiết diện ngang của cọc. Sức chịu tải của cọc được xác định theo công thức: (3.2) và (3.3) (3. 2 ) Sức chịu tải cho phép của cọc tính theo công thức: (3.3) Trong đó: m : là hệ số lấy bằng 120 cho cọc khoan nhồi; n : là hệ số lấy bằng 1 cho cọc khoan nhồi; N30 : là trị số SPT của đất trong khoảng 1d dưới mũi cọc và 4d trên mũi cọc (d là đường kính hay cạnh cọc), N30 = 97 ; : là trị số SPT trung bình của các lớp đất dọc theo thân cọc; ; F : là diện tích tiết diện mũi cọc;F = 1,69m2; FS : là diện tích xung quanh cọc; FS = 85,77m2; k : là hệ số an toàn, lấy k = 3. Thay các số ở trên vào công thức (3.2) và (3.3) ta có: Ta thấy : Pcp = 545,03 T< Pvl = 978,97 T Nên chọn Ptt = Pcp = 545,03(T) * Xác định sơ bộ kích thước đài cọc Đài cọc được cấu tạo bằng bêtông cốt thép, bêtông mác 300#, thi công bằng phương pháp đổ trực tiếp. Chọn chiều sâu chôn đài là 3m kể từ nền tầng hầm, cọc ngàm vào đài 0,5m. Kích thước đài cọc được tính theo công thức sau: Fđ = (3.4) Trong đó : Ntc : Tải trọng thiết kế tác dụng lên đáy đài, Ntc = 800T gTB: trọng lượng thể tích bình quân của đài và đất trên đài ta chọn gTB = 2,2(T/m3). sTB : ứng suất trung bình của đất dưới đáy đài được tính như sau: Ptt : Sức chịu tải tính toán của cọc, Ptt = 545,03T d : Đường kính cọc, d = 1,3m Vậy có : Thay số vào công thức (3.4) ta được: * Xác định số lượng cọc trong đài. Số lượng cọc trong đài được tính theo công thức sau: Trong đó : n : số lượng cọc trong đài; b: hệ số kinh nghiệm có kể đến ảnh hưởng của tải trọng ngang và mômen, lấy β = 1,5; Ptt : sức chịu tải tính toán của cọc, Ptt = 545,03 (T) N : Tổng tải trọng thẳng đứng tính toán tác dụng lên đài cọc, được xác định như sau: N = Ptk + Gd Trong đó: Gd : Trọng lượng của đài và đất trên đài Gd = k.Fd.h.gtb k : hệ số kể đến sự lệch tâm, lấy k = 1 gtb : khối lượng thể tích trung bình của đài và đất trên đài, lấy gtb = 2,2 T/m3 Gd = 1x27,3x3x2,2 = 180,18 T Vậy N = 800 + 180,18 = 980,18 T Số lượng cọc trong đài là (cọc) Để bảo đảm cho công trình ổn định ta chọn số cọc trong đài n = 2cọc. * Cấu tạo và tính toán đài cọc. Khoảng cách giữa các cọc là: C = 3d = 3x1,3 = 3,9m Chiều sâu cọc ngàm vào trong đài là: h1 = 0,5m Chọn chiều cao đài là hd = 2,5m Chiều cao làm việc của bêtông trên đỉnh cọc là h2 = hd – h1 = 2,5 – 0,5 = 2,0m Để đảm bảo an toàn cho công trình ta kiểm tra khả năng chống chọc thủng đài. Đài không bị chọc thủng khi thoả mãn điều kiện sau: (3.6) Trong đó: t : Cường độ kháng cắt của bêtông u là chu vi tiết diện cọc; u = p.d = 3,14x1,3 = 4,08 m [t] : Cường độ kháng cắt giới hạn của bêtông, lấy [t] ằ 0,1Rn Cường độ kháng nén của bêtông phụ thuộc vào mác bêtông, với mác bêtông 300#, tra bảng ta được Rn = 1300T/m2. Do đó [t] ằ 0,1.1300 =130 T/m2. Ta thấy t = 53,43 T/m2 < [t] = 130T/m2. Vậy chiều cao của đài đã chọn là hợp lý, đài làm việc trong điều kiện an toàn không bị chọc thủng. Ta có sơ đồ bố trí cọc vào đài như sau: * Kiểm tra lực tác dụng lên cọc Lực tác dụng lên cọc phải thoả mãn điều kiện sau: Trong đó : Pm : Tải trọng tính toán tác dụng lên mỗi cọc theo phương thẳng đứng; N : Tổng tải trọng tính toán tác dụng lên mỗi cọc theo phương thẳng đứng, N = 980,18 T; n : Số cọc trong đài, n = 2 cọc; Ptt : Tải trọng tính toán của cọc, Ptt = 545,03 T Từ các số liệu như trên ta có: So sánh Pmvới Ptt ta thấy Pm = 490,09 T < Ptt = 545,03 T Như vậy tải trọng tác dụng lên cọc nhỏ hơn sức chịu tải tính toán của cọc, cho nên cọc được thiết kế là hợp lý về sức chịu tải. * Kiểm tra cường độ của đất nền dưới mũi cọc. Để kiểm tra cường độ của đất nền tại mũi cọc, coi đài cọc và phần đất giữa các cọc là một móng khối quy ước, kích thước móng khối quy ước phụ thuộc vào góc mở a trong đó a được tính theo công thức: a = (16) Trong đó: jtb : là góc ma sát trung bình của các lớp đất từ mũi cọc trở lên; (17) Tuy nhiên theo như thiết kế ở trên, đây là móng cọc khoan nhồi, mũi cọc được đặt vào lớp thứ 12 – lớp cuội sỏi màu xám đen, xám trắng, nâu gụ, trạng thái rât chặt. Đây là lớp thực tế không nén ép được nên vấn đề biến dạng của đất nền không xảy ra. 3.3 Tính toán ổn định thành hố móng 3.3.1 Các biện pháp chống giữ thành hố móng Trong thi công móng cọc nói chung và khi thi công công trình có tầng hầm sâu thường gặp vấn đề về bảo vệ thành hố đào để làm đài cọc và thi công tầng hầm. Để ngăn ngừa hiện tượng đất ở thành hố móng bị sụt lở và đất nền ở đáy hố móng bị phá hoại ta có thể dùng một số các biện pháp như sau. Tuy nhiên mỗi một phương pháp lại có các ưu và nhược điểm riêng. Cụ thể như sau: - Tường cọc ván bằng gỗ: Tường cọc ván bằng gỗ dùng thích hợp đối với các loại đất yếu có cường độ thấp, không nên dùng đối với nền là đá sỏi hoặc sét cứng. Khi chiều sâu hố móng không lớn hơn 4-5m và mực nước ngầm không thay đổi thì dùng tường cọc ván gỗ là hợp lý hơn cả. Tuy nhiên nhược điểm của tường cọc ván này là tuổi thọ kém, dễ mục nát, tường cọc ván dễ bị cong, vênh. - Tường cọc ván bằng thép: Khi hố móng sâu hơn 5m và khi không dùng được cọc ván bằng gỗ thì có thể sử dụng loại tường cọc ván bằng thép. Vì thép là loại vật liệu có cường độ chịu uốn lớn cho nên chiều dày của tường cọc ván thường nhỏ và có khả năng đóng sâu xuống đất tới hàng chục mét. Khi mực nước ngầm xuất hiện ở cao và thay đổi thì dùng loại tường này rất thích hợp vị kết cấu của nó đảm bảo không cho nước thấm qua. - Tường cọc ván bằng bêtông cốt thép: So với các loại tường cọc ván bằng gỗ và bằng thép thì loại tường cọc ván bằng bêtông cốt thép có nhiều nhược điểm hơn, bởi vì trọng lượng bản thân của nó nặng, chế tạo phức tạp, không những đòi hỏi chất lượng cao về mặt chịu lực mà còn về chống thấm và các yêu cầu khác, thi công khó khăn hơn. Do đó đối với công trình tạm thời hoặc không cần thiết thì người ta ít dùng loại cọc ván này. Đối với công trình xây dựng có các đặc điểm kỹ thuật và địa tầng của khu xây dựng đã được trình bày ở chương II của phần I này ta nhận thấy rằng biện pháp tối ưu nhất cho công tác chống giữ thành hố móng là dùng tường cọc ván bằng thép vì khu đất xây dựng có mực nước ngầm nông gần mặt đất do đó sử dụng tường cọc ván bằng thép sẽ ngăn được hiện tượng nước chảy vào hố móng từ thành hố. 3.3.2 Tính toán tường cọc ván thép. Để giảm bớt chiều dài tường cọc ván và tiện cho việc tính toán cũng như thi công tường cọc ván sau này ta có thể giảm bớt chiều sâu thành hố móng bằng cách bóc bỏ lớp đất lấp ở trên cùng và tạo mái dốc Chiều cao thành hố móng H = 4m Chiều sâu chôn tường cọc ván h = 4m Chọn tường cọc ván làm bằng thép A-III, có chiều dày d = 5 cm và có cường độ chống uốn tiêu chuẩn Ru = 2400 kg/cm2 Độ sâu neo là 1,5m 3.3.2.1 Tính áp lực chủ động. Ta tính áp lực chủ động do từng lớp đất gây ra đối với tường cọc ván. * Lớp 2: Lớp này có : g2 = 2,7T/m3 h2 = 2,2m C2 = 6 T/m2 j2 = 27o32’ với j2 = 27o32’ ta có tg(45o – 27o32’/2) = 0,606 vì giá trị s2c không phụ thuộc vào vị trí đang xét nên ta luôn có: s2c = 2C2tg2(45o– j2/2) = 2x0,6x(0,606)2 = 0,44(T/m2) Tại điểm A : Vì nằm trên mặt đất nên s2jA= 0 Tại điểm B : s2jB= g2h2tg2(450- j2/2) =2,7x2,2x(0,606)2=2,18(T/m2) sB = s2jB - s2c = 2,18-0,44= 1,74 (T/m2) * Lớp 3: Lớp này có: g3 = 2,69T/m3 h3 = 5,8m C3 = 2,18 T/m2 j3 = 11o06’ với j2 = 11o06’ ta có tg(45o – 11o06’/2) = 0,823 vì giá trị s2c không phụ thuộc vào vị trí đang xét nên ta luôn có: s2c = 2C2tg2(45o– j2/2)=2x2,18x0,8232=2,95(T/m2) Tại điểm C: s2jC= g2h2tg2(450- j3/2)=2,7x2,2x0,8232=4,02(T/m2) Vậy sC=s2jC-s2c=4,02-2,95=1,07(T/m2) Tại điểm D: s2jD=(g2h2 +g3h3 )tg2(450- j3/2) =(2,7x2,2+2,69x5,8)x0,8232 =14,59(T/m2) Vậy sD = s2jD - sC = 14,59-2,95 =11,64(T/m2) Biểu đồ áp lực hông được biểu diễn như sau: hc là độ sâu mà tại đó áp lực chủ động bằng 0 được tính như sau: áp lực chủ động của đất tác dụng lên tường cọc ván bằng tổng diện tích biểu đồ áp lực hông: Ec= Ec1+ Ec2=1/2.(h2-hc).1,74+1/2.(1,07+11,64).h3 =1/2.(2,2-0,73).1,74+1/2.(1,07+11,64).5,8 =1,28+36,86 =38,14(T/m) 3.3.2.2 Tính áp lực bị động: áp lực bị động tác dụng lên tường cọc ván được xác định như sau: Trong đó mb là hệ số áp lực bị động. Vì dùng cọc ván thép nên có thể bỏ qua ma sát giữa đất và cọc ván: mb=tg2(450+j3/2)= tg2(450+11006’/2)=1,48 Như vậy ta có: Biểu đồ phân bố áp lực bị động như sau: 3.3.2.3 Kiểm tra ổn định của tường cọc ván: Để kiểm tra ổn định của tường cọc ván ta xác định mômen của áp lực chủ động và áp lực bị động đối với điểm neo A’ và thoả mãn điều kiện sau: M(Ec-A’) Ê m.M(Eb-A’) Trong đó: M(Ec-A’) là mômen của áp lực chủ động đối với điểm A’ M(Eb-A’) là mômen của áp lực bị động đối với điểm A’ m là hệ số điều kiện làm việc, lấy m= 0,8 Để xác định được M(Ec-A’) và M(Eb-A’) ta cần phải xác định được điểm đặt của Ec và Eb như sau: * Điểm đặt của Ec: Vì Ec là hợp lực của Ec1 và Ec2 nên trước hết ta xác định điểm đặt của Ec1 và Ec2 trước. - Điểm đặt của Ec1 được xác định như sau: - Điểm đặt của Ec2: - Điểm đặt của Ec là; Vậy điểm đặt của Ec cách Ec2 khoảng 1,44m * Điểm đặt của EB: Điểm đặt của EB được xác định như sau: Sơ đồ điểm đặt của Ec và EB như sau: Vậy ta có mômen áp lực chủ động và áp lực bị động gây ra đối vơi điểm neo A’ như sau: M(Ec-A’) = Ec.(h3+h2-x2-x-1,5) =38,14.(5,8+2,2-2,1-1,44-1,5)=112,89T M(Eb-A’)=Eb.(8-1,33) = 31,85.(8-1,33)= 212,44T 0,8. M(Eb-A’) = 0,8x212,44=169,95T Vậy M(Ec-A’) =112,89 T Ê 0,8. M(Eb-A’) =169,95 T, điều kiện ổn định của tường cọc ván hoàn toàn được thoả mãn. * Kiểm tra ổn định của tường cọc ván: Phản lực R ở vị trí neo được xác định theo công thức: Độ sâu z0 mà tại đó tường chịu uốn lớn nhất là: Trong đó: mc= là hệ số áp lực chủ động của từng lớp đất được tính như sau: mc = tg2(450-j/2) Vậy ta có: Trị số mômen uốn lớn nhất tác dụng lên tường là: Mômen chống uốn của tường cọc ván là: Trong đó: d là bề dày tường ván thép l là chiều dài tường, lấy bằng 1 đơn vị chiều dài Vậy Do đó cường độ kháng uốn của ván cọc thép là: Thấy rằng t = 741,01kg/cm2 < Ru =2400kg/cm2 như vậy cường độ của tường cọc ván là hoàn toàn thoả mãn. 3.4 Vấn đề nước chảy vào hố móng. Ngoài biện pháp chống đỡ thành hố móng để cho đất khỏi bị sụt lở như đã tính toán ở trên thì việc làm khô hố móng để thi công cũng là vấn đề rất quan trọng, đặc biệt là khi hố móng nằm dưới mực nước ngầm. Nếu lựa chọn phương pháp thoát nước ở hố móng không thích hợp thì có thể dẫn đến sự mất ổn định của đất nền ở đáy hố móng. Tùy theo tính chất của đất, hệ số thấm của đất, chiều cao hố móng, chiều cao mực nước ngầm xuất hiện, khả năng bị xói mòn của đất và điều kiện thi công mà ta có thể chọn một trong các phương pháp thoát nước sau: a. Phương pháp hút nước lộ thiên. Khi mực nước ngầm nằm trên đáy hố móng và đất nền thuộc loại đất sét ở trạng thải dẻo cứng hoặc dẻo mềm có hệ số thấm k< 10-7 cm/s thì dùng phương pháp hút nước lộ thiên bằng máy bơm là thích hợp nhất và kinh tế nhất. Khi hút nước, ta đào các rãnh ở xung quanh hố móng để tập trung nước vào một chỗ rồi sau đó dùng máy bơm hut nước ra khỏi phạm vi khu xây dựng. Tuy nhiên phương pháp này lại có nhược điểm là khi hút nước mà nền là loại đất rời có hệ số thấm lớn hơn hoặc đất dính bão hòa nước và trong đất xuất hiện nước có áp lực cao thì các hạt đất dễ bị cuốn đi, do đó làm cho đất nền ở hố móng bị phá hoại và gây nên những biến dạng khác đối với công trình b. Phương pháp hạ mực nước ngầm Khi đào hố móng ở những nơi có mực nước ngầm và đất nền là loại đất yếu thì áp dụng phương pháp hạ mực nước ngầm là hợp lý nhất. Phương pháp này khi áp dụng không những đảm bảo cho hố móng luôn luôn được khô ráo và thuận tiện cho việc xây hố móng mà còn có tác dụng làm cho đất nền giảm đi sau khi mực nước ngầm đã được hạ thấp theo yêu cầu thiết kế. Hiện nay người ta thường dùng các phương pháp hạ mực nước ngầm bằng giếng thấm qua các ông kim loại lọc hoặc bằng điện thấm… Phần II Thiết kế phương án khảo sát và tổ chức thi công chương I thiết kế các phương án khảo sát 1.1. Luận chứng nhiệm vụ thiết kế Quá trình khảo sát địa chất công trình ở giai đoạn sơ bộ đã chọn ra được ra vị trí xây dựng. Tuy nhiên mức độ chi tiết của tài liệu cần phải tiếp tục khảo sát địa chất công trình tỉ mỉ hơn để có đủ cơ sở và độ tin cậy cần thiết nhằm phục vụ cho giai đoạn thiết kế kỹ thuật. 1.1.1. Khối lượng công tác khảo sát địa chất công trình đã thực hiện. Trong giai đoạn khảo sát địa chất công trình sơ bộ tại khu vực xây dựng đã tiến hành với 3 hố khoan (HK1,HK2,HK3). Trên cơ sở đó đã làm sáng tỏ phần nào điều kiện địa chất công trình khu vực. Dựa vào tài liệu thu thập được đã sơ bộ lập được mặt cắt ĐCCT, cùng với các tài liệu khác đã giúp ta có những giải pháp phân chia đất đá trong phạm vi khu vực khảo sát thành các đơn nguyên ĐCCT, nhằm giúp ta có những giải pháp hợp lý về nền móng công trình, đồng thời có những dự báo về các vấn đề ĐCCT nảy sinh khi xây dựng và sử dụng công trình như : Vấn đề lún, lún không đều. Công tác thí nghiệm trong phòng : Đã tiến hành lấy mẫu thí nghiệm chỉ tiêu cơ lý và thành phần hạt, tuy nhiên với khối lượng mẫu còn quá ít cho nên chưa đủ độ tin cậy để cung cấp cho công tác thiết kế kỹ thuật. Giai đoạn sau cần phải lấy thêm. 1.1.2. Các vấn đề còn tồn tại, nhiệm vụ của giai đoạn tiếp theo. Trong giai đoạn khảo sát ĐCCT sơ bộ đã chọn được vị trí xây dựng và giải quyết những vấn đề liên quan đế xây dựng công trình. Tuy vậy việc bố trí các hố khoan còn quá thưa thớt nên việc dùng tài liệu này là chưa đủ, cần phải bố trí thêm các hố khoan khác. Do vậy giai đoạn thiết kế tiếp theo phải bố trí mạng lưới hố khoan cho phù hợp là việc cần thiết và phải đưa vào trong phạm vi xây dựng. Hơn nữa ở giai đoạn trước chưa thu thập và phân tích các mẫu nước để phục vụ đánh giá mức độ ăn mòn bêtông, đồng thời cần phải xác định lưu lượng các tầng chứa nước để phục vụ cho việc thi công và co giải pháp cho vấn đề nước chảy vào hố móng. Đối với công tác lấy mẫu thí nghiệm còn quá ít do vậy cần phải bổ xung một cách đầy đủ về khối lượng và các chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất để cung cấp cho giai đoạn thiết kế kỹ thuật. *Yêu cầu của giai đoạn khảo sát ĐCCT chi tiết Cung cấp đầy đủ các tài liệu cho phép đánh giá sự ổn định của công trình và dự báo các vấn đề về ổn định nền đất như : Vấn đề lún, lún không đều, ăn mòn bê tông... Lựa chọn giải pháp móng, chiều sâu đặt móng và các vấn đề liên quan đến móng. Trong giai đoạn này, công tác khảo sát quan trọng nhất là khoan thăm dò để xác định chính xác địa tầng kết hợp lấy mẫu xác định chỉ tiêu cơ lý. Ngoài các hố khoan, kết hợp với phương pháp xuyên, để công tác phân chia địa tầng được chính xác và cho phép xác định độ chặt của đất loại cát, trạng thái của đất loại sét. 1.2 . Mục đích, nội dung, khối lượng và phương pháp tiến hành các dạng công tác khảo sát 1.2.1. Công tác thu thập tài liệu a. Mục đích Nhằm thu thập tổng hợp các tài liệu và các thông tin sơ bộ về điều kiện ĐCCT khu vực. Các tài liệu này làm cơ sở cho việc thiết kế giai đoạn khảo sát ĐCCT chi tiết. Tránh việc nghiên cứu lặp đi lặp lại những vấn đề đã được sáng tỏ ở giai đoạn trước. b. Nội dung. Thu thập các tài liệu về địa chất, địa hình, địa mạo, địa chất thuỷ văn. Tài liệu về địa lý tự nhiên, dân cư, kinh tế, giao thông khu vực nghiên cứu. Thu thập các tài liệu về các công tác khoan thăm dò, tài liệu về thí nghiệm trong phòng và ngoài trời đã được tiến hành. Thu thập các tài liệu về địa chất công trình ở giai đoạn trước đã thực hiên như : Bản đồ trầm tích đệ tứ vùng nghiên cứu, bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý các lớp đất đá, mặt cắt địa chất công trình khu vực xây dưng… Ngoài ra còn có thể thu thập các tài liệu khác có liên quan để đánh giá mức độ khó khăn và thuận lợi khi tiến hành khảo sát và thi công như : tài liệu quy hoạch công trình, quy mô, tải trọng công trình.Các văn bản pháp quy về công tác xây dựng cũng như khảo sát. c. Phương pháp tiến hành Công tác thu thập tài liệu được tiến hành ngay sau khi nhận nhiệm vụ thiết kế khảo sát. Phương pháp tiến hành đọc, ghi chép và in sao những tài liệu cần thiết. Nơi thu thập tài liệu chủ yếu là ở các phòng địa chất, phòng thiết kế… 1.2.2. Công tác trắc địa. a: Mục đích. Công tác trăc địa nhằm mục đích đưa các điểm khảo sát từ bình đồ bố trí công trình thăm dò ra thực địa cà ngược lại đưa một điểm từ thực địa vào bản đồ, xác định chính xác toạ độ các công trình thăm dò. b Nội dung. *.Chuyển từ bản vẽ ra thực địa. Để đưa các điểm khảo sát từ sơ đồ bố trí các công trình thăm dò ra thực địa ta sử dụng máy kinh vĩ và áp dụng phương pháp giao hội thuận. Cụ thể như sau: Dựa trên các mốc trắc địa có sẵn M1 (X1,Y1) và M2 (X2, Y2). Để đưa điểm A có toạ độ ( XA,YA) từ bản đồ ra thực tế ta đặt máy ở điểm M1 ngắm về điểm A và M2 xác định được góc ngắm a1, sau đó chuyển máy tới điểm M2 ngắm về điểm A và điểm M1 xác định được góc ngắm a2. Giao của 2 đường này cho ta vị trí điểm A Công thức xác định toạ độ của điểm A như sau: Sau khi xác định được vị trí công trình thăm dò phải dùng cọc gỗ để đánh dấu. Trường hợp công trình ở những vị trí khó thi công thì công trình khoan thăm dò được dịch chuyển không quá 2m. * Chuyển từ thực địa vào bản vẽ. Dùng phương pháp giao hội nghịch, từ điểm B cần xác định toạ độ ( XB;YB), ta làm như sau : Đặt máy tại các mốc trắc địa đã biết M1 (X1;Y1), M2 (X2;Y2), M3 (X3;Y3) và xác định các góc β1, β2. Sau đó xác định góc phương vị của các cạnh BM1, BM2, BM3 như sau: Cạnh BM1: Cạnh BM2 : a2 = a1 + b1 Cạnh BM3 : a3 = a1 + b2 Từ đó toạ độ của điểm B được xác định như sau: YB = (XB + X1).tga1 + Y1 Hoặc YB = (XB+ X2).tgaBM2 + Y2 YB = (XB + X2).tgaBM3 + Y3 *Xác định cao độ công trình thăm dò. Dựa trên các mốc trắc địa đã biết trước cao độ, dùng máy thuỷ bình để xác định cao độ các công trình thăm dò bằng phương pháp đo cao hình học. mia2 mia1 A b a M1 Đặt mia 1 tại vị trí mốc M1 và mia 2 tại vị trí cần xác định cao độ (điểm A). Số đọc trên mia là a và b, khi đó ta có : HA = H1 + hAM1 Trong đó : HA : là độ cao điểm A HB : là độ cao điểm mốc M1. hAM1 : là độ chênh cao giữa điểm A và điểm M1. hAM1 = a – b c: Khối lượng. Công tác trắc địa ở đây chủ yếu để xác định vị trí và cao độ các công trình thăm dò, đưa các hố khoan từ bình đồ ra thực địa, dự kiến khối lượng công tác trắc địa thực hiện trong giai đoạn này như sau: STT Dạng công tác Khối lượng 1 Khoan thăm dò 3 2 Xuyên tĩnh 6 S 9 1.2.3. Khoan thăm dò. a: Mục đích. Công tác khoan thăm dò là một công tác quan trọng và rất cần thiết trong khảo sát địa chất công trình. Công tác khoan thăm dò nhìn chung được sử dụng ở hàu hết các giai đoạn nghiên cứu khác nhau. Càng về giai đoạn khảo sát địa chất công trình chi tiết, do yêu cầu đọ chính xác của tài liệu phục vụ thiết kế công trình, công tác khoan, đào thăm dò đóng vai trò quan trọng. Chúng thường được sử dụng giải quyết nhiều nhiệm vụ khác nhau. - Nghiên cứu địa tầng; - Nghiên cứu đặc điểm cấu tạo và phát hiện các dấu hiệu kiến tạo như thế nằm, đứt gãy, đới dập vỡ của đất đá,…; - Nghiên cứu địa chất thuỷ văn; - Sử dụng để lấy mẫu đất đá, mẫu nước để thí nghiệm trong phòng; - Sử dụng để thí nghiệm ngoài trời xác định các tính chất cơ lý và tính thấm của đất đá; - Nghiên cứu các quá trình và hiện tượng địa chất như : trượt, cacxtơ, phong hoá…; - Sử dụng cho các mục đích tìm kiếm, thăm dò vật liệu xây dựng khoáng tự nhiên. b: Nội dung. * Nguyên tắc bố trí mạng lưới công trình thăm dò. Mạng lưới các hố khoan thăm dò được bố trí dựa vào giai đoạn khảo sát trước, mức độ phức tạp của điều kiện địa chất công trình, quy mô, kết cấu công trình, tải trọng công trình và diện tích khu vực khảo sát. Các hố khoan được bố trí trên chu vi xây dựng và tại các vị trí quan trọng của công trình, như cầu thang, thang máy… và phải phản ánh tốt nhất điều kiện địa chất công trình khu vực nghiên cứu. Khoảng cách giữa các công trình thăm dò phụ thuộc mức độ phức tạp của điều kiện địa chất công trình và phải đảm bảo vẽ được mặt cắt điạ chất công trình hoàn chỉnh nhất. Chiều sâu các công trình thăm dò được xác định dựa vào chiều sâu đới tác động giữa công trình và môi trường địa chất, trước hết là dựa vào chiều sâu đới chịu nén. Chiều sâu thăm dò phải lớn hơn chiều sau đới chịu nén từ 1 ữ 2m. Khi chiều sâu thăm dò vượt quá chiều sâu đới chịu nén mà gặp các cấu trúc đặc biệt như đất yếu, karst,…thì bắt buộc phải khoan qua các cấu tạo địa chất đặc biệt này, đến độ sâu mà các yếu tố đó không gây ảnh hưởng đến sự ổn định của công trình. Đối với công trình sử dụng cọc chống thì chiều sâu công trình thăm dò phải sâu hơn chiều sâu đặt mũi cọc ít nhất là 5m. * Khoảng cách chiều sâu các công trình thăm dò Để xác định tương đối khoảng cách và chiều sâu phải căn cứ vào giai đoạn khảo sát ĐCCT, cấp công trình, mức độ phức tạp của điều kiện ĐCCT khu vực nghiên cứu. ở đây các công trình thăm dò được thiết kế trong giai đoạn thiết kế kỹ thuật. Đối với khu vực nghiên cứu có: Công trình thuộc cấp I Mức độ phức tạp điều kiện địa chất công trình : cấp II Khoảng cách các công trình thăm dò được thiết kế dự kiến Ê 25m. Chiều sâu khoan phụ thuộc vào phương án thiết kế móng của công trình và chiều sâu vùng hoạt động nén ép. Đối với phương án cọc ma sát thì chiều sâu của các công trình thăm dò vượt qua chiều sâu vùng hoạt động nen ép từ 3 – 5m. Căn cứ vào chiều sâu vùng hoạt động nén ép là 5,62 m tính từ mũi cọc nên chiều sâu các công rrình thăm dò là 28m. Còn đối với phương án móng cọc khoan nhồi thì chiều sâu các công trình thăm dò phải đảm bảo khoan vào lớp cuội sỏi >5m do đó chiều sâu dự kiến của các công trình thăm dò là 32,5m. c: Khối lượng công tác khoan. Số lượng các hố khoan thăm dò dự kiến trong giai đoạn này như sau: STT Vị trí Ký hiệu Độ sâu thiết kế Nhiệm vụ 1 Trên chu vi nhà, tại vị trí cửa ra vào, cách hố khoan HK2 khoảng 14,922m. LK1 28m Xác định địa tầng, thí nghiệm SPT, lấy mẫu đất, lấy mẫu nước để thí nghiêm. 2 Trên chu vi nhà, cách hố khoan HK1 khoảng 9,59m LK2 28m Xác định địa tầng, thí nghiệm SPT, lấy mẫu đất, lấy mẫu nước để thí nghiêm. 3 Trên chu vi nhà, cách hố khoan HK1 khoảng 17,36m. LK3 28m Xác định địa tầng, thí nghiệm SPT, lấy mẫu đất, lấy mẫu nước để thí nghiêm. 4 Tại vị trí tháng máy cách hô khoan HK2 khoảng 11,15m. HX1 19m Xác định sức chịu tải của cọc,địa tầng, đặc trưng về độ bền và biến dạng của đất nền, đối chứng với hố khoan. 5 Tại tâm nhà cách hố khoan HK2 khoảng 6,93m HX2 19m Xác định sức chịu tải của cọc,địa tầng, đặc trưng về độ bền và biến dạng của đất nền, đối chứng với hố khoan. 6 Tại vị trí thang máy cách hố khoan HK2 khoảng 10,9m HX3 19m Xác định sức chịu tải của cọc,địa tầng, đặc trưng về độ bền và biến dạng của đất nền, đối chứng với hố khoan. 7 Tại vị trí tâm nhà cách hố khoan HK2 khoảng 12,4m cách hố khoan HK1khoảng 6m HX4 19m Xác định sức chịu tải của cọc,địa tầng, đặc trưng về độ bền và biến dạng của đất nền, đối chứng với hố khoan. 8 Tại tâm nhà cách hố khoan HK1 khoảng 10,5m, cách hố khoan HK3 khoảng 10,6m HX5 19 Xác định sức chịu tải của cọc,địa tầng, đặc trưng về độ bền và biến dạng của đất nền, đối chứng với hố khoan. Tổng chiều sâu khoan là : 179m d. Chọn phương pháp khoan và thiết bị khoan. Căn cứ vào chiều sâu của hố khoan thăm dò, cấu trúc địa chất đồng thời bảo đảm công tác lấy mẫu thí nghiệm trong phòng và tiến hành các thí nghiệm ngoài trời được tốt, ta chọn phương pháp khoan xoay lấy mẫu với mũi khoan hợp kim có bơm rửa bằng dung dịch sét bentônít. Thiết bị khoan được lựa chọn là máy khoan XJ – 100. Các thông số kỹ thuật của máy khoan này như sau: STT Tên thiết bị Đặc tính kỹ thuật và công dụng của chúng 1 Tháp khoan Tháp 3 chân cao 7m dùng để nâng hạ bộ dụng cụ khoan 2 Tời khoan Có sức nâng 10 tấn 3 Mũi khoan Dùng các mũi khoan có đường kính từ f91 á f130 4 Dây cáp Dây cáp f14 dài 50m 5 ống mẫu Dùng được cả hai loại ống mẫu nòng đôi và ống mẫu thành mỏng 6 ống chống Dùng ống chống có đường kính f127 dài 2m dùng để chống thành hố khoan 7 Cần khoan Dùng các loại cần khoan có đường kính từ f48 á f52 dài từ 1m; 1,5m; 3m; 4m 8 Khoá cần Dùng để giữ cần khi nâng hạ 9 Khoá mỏ vịt Dùng để kẹp cần khoan 10 Khoá xích Dùng để kẹp ống chống, ống mẫu khi tháo lắp 11 Máy bơm Máy bơm rửa có thể đạt độ cao 100m. + Quy trình kỹ thuật khoan Trước khi khoan phải tiến hành công tác chuẩn bị, xác định vị trí chính xác lỗ khoan, làm nền phẳng để lắp máy khoan, chuẩn bị và kiểm tra đầy đủ các dụng cụ khoan, dựng tháp khoan chắc chắn, tâm tháp trùng với tâm hố khoan theo phương thẳng đứng. Trình tự khoan được tiến hành như sau: - Khi khoan mở lỗ phải điều chỉnh bộ định hướng, tránh khoan xiên. - Tốc độ khoan, áp lực hợp lý tuỳ theo địa tầng. Chiều dài của mỗi hiệp phụ thuộc vào chiều dài của ống khoan. Chiều dài lấy mẫu không được vượt quá 0,5 m. Trước khi lấy mẫu phải thổi rửa sạch đáy hố khoan, sau đó mới thả dụng cụ lấy mẫu xuống. Mẫu lấy đúng vị trí và được tăng cường khi cần thiết. e: Nội dung theo dõi, mô tả và chỉnh lý tài liệu khoan * Nội dung theo dõi Trong quá trình khoan, cán bộ kỹ thuật phải luôn có mặt để theo dõi mô tả khoan. - Cần xác định chính xác chiều sâu khoan, xác định chiều sâu mặt lớp, đáy lớp. - Phải xác định chính xác độ sâu lấy mẫu thí nghiệm, thí nghiệm SPT -Xác định mực nước tĩnh. * Nội dung mô tả Trong quá trình theo dõi khoan cần phải luôn luôn xác định chính xác chiều sâu khoan, loại đất đá đang khoan. Xác định vị trí lấy mẫu, vị trí tiến hành các thí nghiệm ngoài trời, phát hiện mực nước ngầm, các lớp kẹp, các thấu kính mềm yếu. Muốn vậy cần phải chú ý đến : Chiều dài cần khoan, tốc độ khoan, màu của dung dịch khoan, chú ý tỉ lệ lấy mẫu… Nội dung công tác mô tả trong suốt qú trình khoan là thông qua các mẫu đất lấy được, tiến hành mô tả sơ bộ màu sắc, thành phần, trạng thái, tính chất của đất loại sét, độ chặt của đất loại cát. Ngoài ra còn phải chú ý đến tỉ lệ mẫu, tốc độ khoan. Tài liệu mô tả khoan được ghi vào nhật ký khoan có mẫu như sau: Nhật ký khoan Đơn vị khảo sát…………………………………………………….. Tên công trình………….. Cao trình miệng hố khoan………….. Ký hiệu hố khoan………. Ngày khởi công…………………….. Vị trí hố khoan………….. Ngày kết thúc………………………. Độ sâu khoan…………… Mô tả trụ hố khoan…………………. f. Chỉnh lý tài liệu khoan. Dựa vào kết quả mô tả trong quá trình theo dõi khoan, sau khi kết thúc lỗ khoan ta có thể sơ bộ phân chia ranh giới các lớp đất đá, đặc điểm các lớp đất và lập hình trụ hố khoan tại hiện trường. Trên hình trụ hố khoan cần thể hiện được các thông tin chủ yếu sau: Tên công trình, ký hiệu hố khoan, vị trí hố khoan (có thể ghi theo tọa độ), phương pháp khoan và máy khoan, ngày bắt đầu và kết thúc khoan, chiều sâu mực nước xuất hiện và ổn định. g. Cấu trúc hố khoan điển hình. Cấu trúc hố khoan điển hình được lập dựa vào hố khoan HK2. h. Cụng tỏc an toàn lao động. Để đảm bảo an toàn lao động trong khi khoan, tất cả cỏc cỏn bộ và cụng nhõn khoan phải chấp hành nghiờm chỉnh quy trỡnh kỹ thuật khoan. Tổ trưởng và cỏn bộ theo dừi khoan phải thường xuyờn kiểm tra cụng tỏc dựng, hạ thỏp và thỏo lắp dụng cụ. Khi làm việc phải mang theo đầy đủ dụng cụ bảo hộ lao động như quần ỏo bảo hộ, giầy, mũ, găng tay… 4. Công tác lấy mẫu thí nghiệm. 4.1 Mẫu lưư trữ. a. Mục đích. Mẫu lưu trữ được lấy để lưu lại cột địa tầng hố khoan để làm cơ sở đối chiếu, so sánh trong quá trình chỉnh lý tài liệu, viết báo cáo khảo sát ĐCCT và sử dụng để kiểm tra khi cần thiết. b. Khoảng cách lấy mấu và khối lượng lấy mẫu. Theo “ Tiêu chuẩn về khảo sát và đo đạc xây dung”, TCN 259 : 200, mỗi lớp phải lấy một mẫu lưu trữ. Mẫu lưu trữ phải đại diện cho đoạn mẫu. Với đất dính thường 0,75m lấy một mẫu và ghi chép cụ thể độ sâu lấy mẫu. Đối với đất rời mỗi hiệp khoan lấy một mẫu lưu trữ và ghi theo khoảng độ sâu của hiệp khoan. Mãu lưu trữ được lấy với khối lượng tượng ứng với kích thước 5x5x4cm. Như vậy khối lượng mẫu lưu trữ dự kiến lấy ở giai đoạn khảo sát này là: 83 mẫu c. Phương pháp lấy mẫu và bảo quản. Sau khi lấy mẫu, mẫu lưu trữ được cho vào các hộp gỗ ngăn thành tong ô nhỏ có kích thước 5x5x4cm để bảo quản. Trên các hộp gỗ đựng mẫu lưu trữ cần ghi đầy đủ các thông tin: Tên công trình, ký hiệu hố khoan, ngay tháng và chiều sâu khoan. Hộp đựng mẫu lưu trữ 4.2 Mẫu đất thí nghiệm. Gồm hai loại mẫu là mẫu nguyên dạng và mẫu không nguyên dạng. a.Mục đích. Mẫu đất nguyên dạng cho phép thí nghiệm xác định được đầy đủ các chỉ tiêu cơ lý của mẫu đất. Mẫu đất không nguyên trạng chỉ xác định thành phần hạt và một số đặc trưng của đất như : Độ ẩm giới hạn chảy, độ ẩm giới hạn dẻo của đất loại sét, khối lượng riêng…Mẫu đất không nguyên trạng nếu được bảo quản độ ẩm tự nhiên sẽ cho phép xác định được trạng thái của đất. b. Khoảng cách lấy mẫu và khối lượng mẫu. Khoảng cách lấy mẫu có thể dựa vào kinh nghiệm hây quy phạm nhưng vẫn phải đảm bảo các nguyên tắc sau: Số lượng mẫu trong một đơn nguyên địa chất công trình phải đủ để chỉnh lý số liệu cung cấp cho thiết kế. Theo TCXD 45 – 78 số lượng mẫu thí nghiệm chỉ tiêu cơ lý tối thiểu cho một đơn nguyên ĐCCT không ít hơn 6 mẫu. Khoảng cách lấy mẫu theo quy phạm khoảng 2m lấy một mẫu và lấy so le trong các hố khoan. Nếu trong địa tầng có các lớp kẹp mềm yếu thì dù bề dày lớp kẹp mỏng cũng phải lấy mẫu thí nghiêm. Vậy khối lượng mẫu thí nghiệm dự kiến lấy ở giai đoạn này như sau: STT Hố khoan Loại mẫu Số lượng mẫu lấy trong mỗi lớp Lớp 2 Lớp 3 Lớp 4 Lớp 6 Lớp 5 Lớp 8 Lớp 9 Lớp 10 Lớp 11 Lớp 12 1 LK1 NT 1 3 2 1 KNT 2 1 1 1 2 1 2 LK2 NT 1 3 2 1 KNT 2 1 1 1 2 1 3 LK3 NT 1 3 2 1 KNT 2 1 1 1 2 1 Tổng số mẫu mỗi lớp 3 9 6 3 6 3 3 3 6 3 Tổng số mẫu Nguyên trạng (NT) Không nguyên (KNT) 21 24 45 c. Phương pháp lấy mẫu. Mấu đất có thể được lấy theo điểm, theo rãnh hoặc theo khối lớn. Để bảo quản độ ẩm của mẫu có thể cho mẫu vào hộp bảo quản. Mẫu đất nguyên trạng được lấy bằng các loại ống mẫu chuyên dụng có kích thước khác nhâu. Mẫu nguyên trạng lấy trong hố khoan có đường kính phải phù hợp với kích thước thí nghiệm trong phòng, thường có đường kính D ≥ 90mm, dài 200 – 220mm. Để lấy mẫu nguyên trạng trong hố khoan, khi khoan hết chiều sâu dự kiến lấy mẫu, làm sạch đáy và thả bộ dụng cụ lấy mẫu xuống. Mẫu nguyểntạng được lấy bằng cách đóng hoặc ép bộ dụng cụ lấy mẫu vào sâu trong đất, tránh các trường hợp mẫu bị nén chặt hoặc thiếu. Khi mẫu bị nén chặt hoặc thiếu thì phải lấy lại. Sauk hi mẫu đất được đưa lên mặt đất và lấy ra khỏi dụng cụ lấy mẫu, cho một thẻ mẫu vào đầu trên của mẫu và đóng lắp hộp vỏ mẫu. Ngoài hộp vỏ mẫu dán một thẻ mẫu. Nội dung thẻ như sau: Mẫu đất số…………………………………………………. Tên công trình……………………………………………... Số hiệu lỗ khoan…………………………………………… Độ sâu từ……………………..đến………………………… Mô tả……………………………………………………….. ……………………………………………………………… ……………………………………………………………… Ngày……Tháng……….Năm…….. Người lấy mẫu d. Vần chuyển và bảo quản Các mẫu đất nguyên trạng và không nguyên trạng sau khi được lấy cho vào hộp bảo quản, dán kèm theo các thẻ mẫu và xếp vào thùng gỗ được chin cẩn then bằng các vật liệu mềm như rơm rạ, mùn cưa hay vỏ bào. Mẫu phải để nơi râm mát, vận chuyển nhẹ nhàng về phòng thí nghiệm. 4.3 Mẫu nước. Khi lấy mẫu nước trong hố khoan cần lưu ý không được làm ô nhiễm nguồn nước, không để các nguồn nước khác xâm nhập vào tầng nước ngầm cần lấy. Trường hợp khoan qua nhiều tầng chứa nước khác nhau, muốn lấy mẫu nước của tầng nào thì phải có biện pháp cách ly các tầng nước. Để lấy mẫu nước trong hố khoan cần phải chuẩn bị đủ dung cụ, chai lọ và hóa chất cần thiết cho việc lấy mẫu. Mẫu nước chỉ được lấy sâu khi nước trong hố khoan đã phục hồi đủ mực nước ban đầu. Việc lấy mẫu nước dựa và dụng cụ Ximônôv hoặc chai lấy mẫu nước có cấu tạo đặc biệt. Căn cứ vào tài liệu khảo sát ĐCCT của giai đoạn trước thì thất mực nước ngầm xuất hiện ở độ sâu 2,5 – 3,5m so với mặt đất. Do yêu cầu trong mỗi tầng chứa nước lấy một mẫu nước nên số lượng mấu nước dự kiến trong các hố khoan LK1, LK2, LK3, LK4 là 4 mẫu. 5. Công tác thí nghiệm trong phòng. 5.1. Mục đích. Thí nghiệm trong phòng đựoc tiến hành nhằm xác định các chỉ tiêu đặc trưng cho tính chất ĐCCT của đất đá. Mục đích chủ yếu của công tác thí nghiệm trong phòng khi khảo sát ĐCCT là nhăm: -Xác định thành phần thạch học, khoáng vật và thành phần hạt để phân loại đá. -Xác định các chỉ tiêu, tính chất cơ lý và các chỉ tiêu đối với nước của đất đá, từ đó cho phép đánh giá mức độ động nhất và biến đổi của các đặc trưng tính chất cơ lý của đất đá trong không gian, phân chia chi tiết vàchính xác địa tầng nghiên cứu thành các lớp hay đơn nguyên ĐCCT. -Kết quả xử lý thống kê các chỉ tiêu cơ lý cho phép xác định được khả năng xây dung của các lớp đất đá, đồng thời sử dụng để tính toán thiết kế công trình. 5.2 Yêu cầu thí nghiệm. a. Mẫu đất. Đối với mẫu đất thì cần thí nghiệm xác định các chỉ tiêu sau: STT Chỉ tiêu cơ lý Ký hiệu, đơn vị Phương pháp thí nghiệm 1 Thành phần hạt P (%) Rây, tỉ trọng kế 2 Độ ẩm tự nhiên W (%) Sấy khô 3 Độ ẩm giới hạn chảy Wl (%) Casagrande 4 Độ ẩm giới hạn dẻo Wp (%) Lăn bằng tay nhẹ nhàng trên kính nhám 5 Khối lượng thể tích tự nhiên. gw (g/cm3) Dao vòng 6 Khối lượng riêng gs (g/cm3) Bình tỷ trọng 7 Hệ số nén lún với các cấp áp lực a0,5-1, a1-2, a2-3, a3-4 (g/cm2) Nén nhanh không nở hông với cấp áp lực 0,5; 1; 2; 3; 4 kg/cm2 8 Góc ma sát trong j (độ) Cắt phẳng, nén nhanh không cố kết 9 Lực dính kết C (kG/cm3) 10 Hệ số thấm K(cm/s) Dụng cụ Kamenxki hoặc dụng cụ thấm Nam Kinh Sau đó tiến hành tính toán các chỉ tiêu tính toán như sau: STT Chỉ tiêu cơ lý Ký hiệu, đơn vị Công thức tính toán 1 Khối lượng thể tích khô gc (g/cm3) 2 Độ lỗ rỗng n (%) n = ()x100% 3 Hệ số rỗng eo eo = 4 Độ bão hòa G (%) G = 5 Chỉ số dẻo Ip (%) Ip = Wl - Wp 6 Độ sệt Is Is = 7 Môđun tổng biến dạng E0 (kG/cm2) Eo = mk 8 Sức chịu tải quy ước R0 (kG/cm2) Ro = m.[(A.b + B.h)g + C.D] b. Mẫu nước. Thí nghiệm phân tích mẫu nước nhằm xác định các catrion ( Ca2+, Mg2+, Fe2+, Fe3+, (Na+ + K+), NH4+), các anion (HCO3- , Cl-, SO2-, NO2-…) và các ion phụ khác. Xác định màu sắc, mùi vị, nhiệt độ, độ Ph của nước, xác định độ cứng tạm thời và độ cứng vĩnh cửu của nước, đánh giá khả năng ăn mòn bêtông của nước ngầm. Lập công thức CuốcLốp và gọi tên nước…Từ đó đưa ra các giải pháp xử lý triệt để, hiệu quả, đảm bảo về mặt kinh tế và kỹ thuât. 6. Công tác thí nghiệm ngoài trời. Căn cứ vào mực độ phức tạp của điều kiện địa hất và các yêu cầu của giai đoạn thiết kế kỹ thuật mà ta thực hiện các thí nghiệm nhoài trời như sau: 6.1 Thí nghiệm xuyên tĩnh. a. Mục đích. Phương pháp xuyên tĩnh cho phép giải quyết tốt các nhiệm vụ ĐCCT sau: Phân chia chi tiết địa tầng thành các lớp đất có chất lượng xây dựng khác nhu, đánh giá được mức độ đồng nhất của đất nền. Đánh giá được độ chặt của đất loại cát, trạng thái của đất loại sét. Xác định được một số đặc trưng về độ bền và biến dạng của đất nền. Cho phép xác định được chiều sâu lớp đặt mũi cọc. Tài liệu xuyên tĩnh thường được ding để tính toán sức chịu tải của cọc. Việc áp dụng phương pháp xuyên tĩnh trong khảo sát ĐCCT cho phép bổ xung đầy đủ các thông tin của đất nền phục vụ cho thiết kế công trình cũng như nâng caođộ chính xác và chất lượng của tài liệu khảo sát. b. Thiết bị xuyên tĩnh. Thiết bị xuyên sử dụng là máy xuyên Gouda của Hà Lan, máy có cấu tạo như sau:1 2 3 4 5 7 6 1 1 - Cọc neo 2 - Dầm 3 - Cần xuyên 4, 5 - Đồng hồ đo áp lực 6 – Kích thủy lực 7 – Trụ định hướng Bảng đặc tính của thiết bị xuyên tĩnh TT Thiết bị Tham số 1 Mũi xuyên Dạng hình học Chóp, nón, 600 f đáy chóp(mm) fđ = 36mm 3 Cần xuyên( cần ngoài) Đường kính cần fc =36mm Chiều dài cần lc = 1m 3 Ty(cần trong) Đường kính ty ft = 16mm Chiều dài ty Lt = 1m 4 Thiết bị ấn Dùng kích thuỷ lực hoặc vít xoắn 0,2 – 2(m/pt) Tốc độ hạ xuyên lực ấn >10T Lực ấn 5 Thiết bị đo Khoáng lực đo được của mũi xuyên 0,1 – 5 c. Phương pháp tiến hành. Thí nghiệm xuyên tĩnh được tiến hành bằng cách ép mũi xuyên hình nón được gắn ở đầu cần xuyên vào đất nhờ các lực của kích thủy lực hoặc lực ép của vít xoắn, hoặc của hệ thống bánh răng và thanh răng. Xác định sức kháng xuyên của đất ở mũi ( qc) và ma sát thành đơn vị ( fs). Trong quá trình xuyên cứ 0,2m đo một lần, kết quả xuyên được ghi vào sổ nhật ký, trong đó có ghi tên công trình, ngày thí nghiệm, số hiệu điểm xuyên, độ sâu điểm xuyên, ngoài ra còn ghi lại các hiện tượng xảy ra trong khi xuyên. d. Khối lượng công tác xuyên tĩnh Trong giai đoạn khảo sát này, số lượng thí nghiệm xuyên tĩnh dự kiến thực hiện là: STT Ký hiệu Chiều sâu xuyên(m) Vị trí 1 HX1 19 Tại vị trí tháng máy cách hô khoan HK2 khoảng 11,15m. 2 HX2 19 Tại tâm nhà cách hố khoan HK2 khoảng 6,93m 3 HX3 19 Tại vị trí thang máy cách hố khoan HK2 khoảng 10,9m 4 HX4 19 Tại vị trí tâm nhà cách hố khoan HK2 khoảng 12,4m cách hố khoan HK1khoảng 6m 5 HX5 19 Tại tâm nhà cách hố khoan HK1 khoảng 10,5m, cách hố khoan HK3 khoảng 10,6m e. Chỉnh lý tài liệu thí nghiệm. - Sức kháng xuyên đầu mũi: qc = (kG/cm2) Trong đó: Qc – là lực tác dụng của kích lên mũi xuyên (kg) Fc – là diện tích đáy mũi xuyên (cm2) - Ma sát thành đơn vị: Fs = (kG/cm2) Trong đó Qs – là lực tác dụng ống đo ma sát (kg) Fs – là diện tích bề mặt ống đo ma sát (cm2) Sức kháng xuyên tổng: Qt = Qc + Qs Trong đó: Qt – là sức kháng xuyên tổng (kg) Qs – là lực tác dụng lên ống đo ma sát (kg) Qc – là lực tác dụng lên mũi xuyên (kg) Đối với thiết bị xuyên Gouda, khi xuyên đọc các số đọc X ứng với thành phần sức kháng xuyên đầu mũi và số đọc Y ứng với sức kháng tổng. Các thông số xuyên tĩnh được tính theo các công thức sau: Sức kháng xuyên mũi: Đối với xuyên máy: qc = = 2X (kG/cm2) Đối với xuyên tay: qc = = X (kG/cm2) - Ma sát thành đơn vị: Đối với xuyên máy: fs = (kG/cm2) Đối với xuyên tay : fs = (kG/cm2) Dựa vào giá trị qc ta có thể xác định được sức chịu tải quy ước theo công thức gần đúng của Lerminier:Ro = Hoặc theo bảng sau: qc (kG/cm2) Ro (kG/cm2) qc (kG/cm2) Ro (kG/cm2 10 1,2 40 4 20 2,2 50 4,7 30 3,1 60 5,8 Giá trị môđun tổng biến dạng được xác định theo công thức sau: Eo = ao.qc Hệ số a0 được tra bảng theo loại đất và qc: Loại đất Giới hạn qc (kG/cm2) ao Sét, sét pha trạng thái dẻo cứng và cứng qc < 15 5 < ao < 8 Sét, sét pha trạng thái dẻo mềm, dẻo chảy qc > 15 3 < ao < 6 Bùn sét, bùn sét pha qc > 7 4,5 < ao 7,5 qc < 7 3 < ao < 6 qc < 6Khi W < 70% Khi W > 70% 3 < ao < 6 3 < ao < 5 Cát pha 10 < qc < 35 3 < ao < 5 Cát qc > 20 1,5 < ao < 3 6.2 Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT. a. Mục đích Xuyên tiêu chuẩn SPT được tiến hành đồng thời với công tác khoan thăm dò để xác định độ chặt của đất loại cát, trang thái của đất loại sét. Kết hợp với tài liệu khoan, xuyên tĩnh để phân chia địa tầng. b- Thiết bị thí nghiệm Tiêu chuẩn thiết bị - ống mẫu f 36 mm, dài 813 mm, chiều dài buồn mẫu 635 mm. - Tạ đóng 63,5 kg. - Chiều cao tạ rơi 76 cm. Rãnh thoát nước Phần đầu nối Viên bi Phần thân Mũi xuyên F D C E G A B Sơ đồ cấu tạo mũi xuyên (SPT). c- Nguyên tắc bố trí và khối lượng thí nghiệm Thí nghiệm SPT được bố trí trong tất cả các hố khoan, cứ 1,5m đến 2m tiến hành thí nghiệm SPT một lần cho đến hết độ sâu cần thí nghiệm. Khối lượng thí nghiệm SPT dự kiến được trình bày trong bảng. d-Phương pháp tiến hành Khi khoan đến độ sâu cần thí nghiệm thì dừng khoan, vét sạch đáy lỗ khoan, thả dụng cụ thí nghiệm xuống đánh dấu 3 đoạn trên cần khoan, mỗi đoạn 15cm kể từ miệng lỗ khoan. Dùng búa nặng 63,5 kg rơi từ độ cao 76cm, để ống lấy mẫu được đóng sâu vào trong đất khoảng 45cm, ghi số nhát búa N của 2 lần cuối N2 / 15 + N3 / 15 = N / 30cm. Số nhát búa này được coi là sức kháng xuyên tiêu chuẩn. e- Chỉnh lý tài liệu xuyên tiêu chuẩn (SPT) Từ kết quả thí nghiệm xuyên SPT, vẽ biểu đồ xuyên và kết hợp với tài liệu khoan, xuyên tĩnh để phân chia địa tầng. Theo chiều sâu, do trọng lượng cần tăng, năng lượng của búa truyền xuống mũi xuyên bị tổn hao, nên ta phải hiệu chỉnh độ cao. Trị số hiệu chỉnh được trình bày trong bảng : Bảng trị số hiệu chỉnh xuyên tiêu chuẩn(SPT) Độ sâu 0 - 5 5 -10 10 - 15 15 - 20 20 – 25 Số hiệu chỉnh 1 0,8 0,6 0,5 0,45 Trường hợp bùn, cát hạt mịn hoặc cát chứa bụi nằm dưới mực nước ngầm thì giá trị N có thể khác thường nên giá trị N được hiệu chỉnh như sau: Nếu N > 15 thì Nhc = 15 + 0,5 ( N - 15). Nếu N < 15 thì giá trị tiêu chuẩn ngoài thực tế ( số búa/30cm). Giá trị N đã hiệu chỉnh có thể dùng để đánh giá độ chặt tương đối của đất loại cát, trạng thái của đất loại sét. Bảng cường độ và trạng thái của đất loại cát N Độ chặt tương đối 0 - 4 Rất rời 4 - 10 Rời 10 - 30 Chặt vừa 30 - 50 Chặt > 50 Rất chặt Trạng thái của đất loại sét được xác định theo bảng sau: Bảng cường độ và trạng thái của đất loại sét và sét pha. N Trạng thái Giá trị sức chịu tải cho phép (KG/cm2) 0 - 2 Chảy 0,22 2 - 4 Dẻo chảy 0,22 - 0,43 4 - 8 Dẻo mềm 0,43 - 0,9 8 - 15 Dẻo cứng 0,9 - 1,8 15 - 30 Nửa cứng 1,8 - 3,6 > 30 Cứng > 3,6 7. Công tác chỉnh lý tài liệu và viết báo cáo 7.1. Mục đích Công tác chỉnh lý tài liệu và viết báo cáo là phần công việc cuối cùng của công tác khảo sát ĐCCT nhằm hệ thống hóa và hoàn chỉnh toàn bộ tài liệu thu thập được trong quá trình khảo sát, phát hiện ra những chổ bất hợp lý để bổ xung kịp thời, làm cơ sở cho việc lập báo cáo ĐCCT 7.2. Nội dung, khối lượng công tác tiến hành - Hệ thống hóa và hoàn chỉnh các tài liệu thực địa như: Tài liệu đo vẽ ĐCCT, tài liệu các hố khoan đào thăm dò, tài liệu thí nghiệm ngoài trời, lập các hình trụ hố khoan…Từ kết quả thu được qua các thí nghiệm ngoài trời, dựa vào cơ sở lý thuyết để tính toán các thông số ĐCCT của đất đá. - Lập mặt cắt ĐCCT theo tuyến điển hình và các bản đồ phụ trợ khác. Trên các mặt cắt ĐCCT, địa tầng khu vực nghiên cứu được phân chia có đặc điểm thành phần thạch học, trạng thái và đặc tính ĐCCT tương tự nhau. Để thành lập được bản đồ ĐCCT, cần phải xây dung chú giải bản đồ. Trong các trường hợp cần thiết phải lập bản đồ phụ trợ khác như: bản đồ phân vùng ĐCCT, bản đồ phân bố bề mặt đá gốc, bản đồ phân bố đất yếu, bản đồ phân bố trượt,… - Xử lý bằng phương pháp thống kê toán học kết quả thí nghiệm trong phòng và ngoài trời nhằm xác định các giá trị tiêu chuẩn và giá trị tính toán của các đặc trưng cơ lý của các lớp đất đá, chon sơ đồ tính toán ổn đình và thực hiện các tính toán cần thiết khác..Trong một số trượng hợp phải thực hiện các tính toán định lượng để đánh giá ổn định công trình như tính lún, kiểm toán ổn định trượt,… - Phân tích, đánh giá toàn bộ các tài liệu để đưa ra các nhận xét, kết luận và kiến nghị. - Lập báo cáo ĐCCT gồm bản thuyết minh và các phụ lục kèm theo. 7.3. Yêu cầu nội dung báo cáo Mở đầu: Nêu cơ sở pháp lý của việc tiến hành công tác khảo sát, sơ lược về công trình và nội dụng khảo sát. Sơ lược về thời gian, đơn vị, người chịu trách nhiệm các công tác, thời gian hoà